Железные дороги Европы. Прошлое и настоящее.
Железные дороги Америки. Прошлое и настоящее.
Железные дороги Азии. Прошлое и настоящее.
Реформирование железных дорог мира в конце ХХ в.
История создания и эволюция паровозов в XIX – XX вв.
История железнодорожного транспорта непосредственно связана с созданием локомотивов и развитием их производства.
Локомотив (франц. “locomotive”, от лат. “loco moveo” – сдвигаю с места) – тяговая машина для передвижения поездов по рельсовой колее. В зависимости от вида первичного источника энергии локомотивы делятся на тепловые (паровозы, паротурбовозы, тепловозы, газотурбовозы) и электрические (контактные и аккумуляторные электровозы).
Первыми локомотивами, появившимися в начале в XIX в., были паровозы, почти 100 лет они были на железной дороге единственным видом локомотива.
Паровоз – автономный локомотив с паросиловой установкой, обеспечивающей за счет энергии сжатого пара необходимую силу тяги для движения по рельсовой колее. Паросиловую установку составляет котел и паровая машина. Нагретый пар из котла поступает в цилиндры машины, там его тепловая энергия преобразуется в механическую энергию прямолинейного движения поршня, через кривошипно-шатунный механизм – в энергию вращения колес. Это оборудование установлено на раме экипажной части, к которой относятся поддерживающие раму тележки с рессорным подвешиванием, буксами, колесными парами и упряжными приборами. Запасы воды, топлива и смазки размещаются на тендере или на самом паровозе.
|
|
|
Первый паровоз был создан в 1803 г. в Великобритании Р.Тревитиком. Краткая история строительства первых паровых локомотивов рассмотрена в I лекции, подробнее остановимся на деятельности Дж. Стефенсона как конструктора локомотивов.
Джордж Стефенсон (1781-1848), сын кочегара, сам вначале работал кочегаром на рудниках, затем главным механиком рудника близ Ньюкасла, изучил имевшиеся там паровые машины. С 1814 г. Стефенсон построил несколько паровозов.
Первый паровоз «Блюхер», мог передвигать восемь повозок массой 30 т со скоростью 6 км/час. Для усиления силы тяги впервые был применен «выпуск мятого пара» из цилиндров в дымовую трубу через конус, что дало возможность увеличить производительность котла. Недостатком паровоза было отсутствие рессор. В 1815 г. он построил усовершенствованный второй паровоз («Эксперимент»), в котором он отвел отработавший пар в дымовую трубу через специальный аппарат, реализовав идею, предложенную еще Тревитиком. Вместо зубчатой передачи он соединил поршни цилиндров с ведущими колесами через систему шатуна и кривошипа. В 1816 г. в третьем паровозе изобретатель уделил большое внимание устранению тряски экипажа, впервые применил «паровые» рессоры, которые позднее были заменены пружинными. В 1825 г. был построен паровоз «Локомошен № 1» для дороги Стоктон-Дарлингтон. Паровоз перевозил грузы со скоростью 18-25 км/час.
|
|
|
В 1829 г. Дж. Стефенсон вместе с сыном Ричардом для железной дороги Ливерпуль-Манчестер построил паровоз «Ракета». В нем впервые был применен жаротрубный котел. После перемены конуса скорость паровоза удалось увеличить до 45 км/час. Паровоз «Ракета» доказал целесообразность применения паровой тяги и обусловил дальнейшее развитие железнодорожного транспорта.
В России первые паровозы (в документах их называли «сухопутный пароход» или «пароходный дилижанс») были построены в 1834 и 1835 гг. механиками и изобретателями Е.А. и М.Е.Черепановыми, крепостными заводчиков Демидовых. Паровозы развивали скорость до 15 км/час, работали на шахте как вывозные локомотивы.
В течение всего периода производства и эксплуатации паровозов сохранялась их первоначальная компановка. К 1900 г. окончательно сформировалась конструкция паровоза. Труды многих инженеров и изобретателей в разных странах сделали паровоз совершенным тяговым средством на уровне науки и техники того времени.
|
|
|
Бурный рост промышленности и торговли в конце XIX века требовали увеличения провозной способности железных дорог, соответственно повышения силы тяги, мощности, топливной экономичности паровоза.
Возрастание мощности локомотива достигалось увеличением числа движущих (ведущих) осей экипажа, нагрузки от осей движущих колесных пар на рельсы. До начала XX века основным типом грузовых паровозов в Европе были 3-х осные машины с осевой формулой 0-3-0, в Америке – паровозы с 4-мя сцепными осями 1-4-1 (типа «Микадо»).
Осевая формула выражает назначение колесных пар локомотива: I цифра – число передних поддерживающих осей, II – число движущих (сцепных), III – число задних поддерживающих осей.
В 1920-е гг. преобладающими типами грузовых паровозов в странах Европы стали паровозы типа 1-4-0, 1-5-0 при нагрузке на ось 20 т, германские железные дороги имели танк-паровозы типа 1-5-1 с нагрузкой на ось 25 т для вождения тяжелых грузовых поездов. В США и Канаде были распространены грузовые паровозы с 5-ю движущими осями типа 1-5-0, 1-5-1, 1-5-2 с нагрузкой 27 т. В дальнейшем число спаренных осей увеличивалось. В СССР в 1920-е гг. парк грузовых паровозов состоял в основном из паровозов 0-5-0 серии Э, различных модификаций. В 1931 г. Луганский паровозостроительный завод начал выпуск паровозов серии ФД (Феликс Дзержинский) типа 1-5-1 с расчетной силой тяги 233 кН (3,3 тыс.л.с.). Это был самый мощный в Европе паровоз массового выпуска того времени. В 1930-е гг. на Коломенском заводе было освоено производство паровозов серии ИС (Иосиф Сталин) типа 1-4-2, на Харьковском заводе серии СО (Серго Орджоникидзе) типа 1-5-0. В 1935 г. на Ворошиловградском заводе был построен опытный грузовой паровоз типа 2-7-2 – единственный в мире с 7-ю спаренными осями в жесткой раме (мощность 2940 кВт – 4000 л.с) Этот паровоз практически не был использован в поездной работе из-за разрушительных воздействий экипажа на верхние строения пути.
|
|
|
Для снижения боковых воздействий движущих осей на путь создавались сочлененные экипажи (паровоз типа «Маллет», США - 1894 г.; колесная формула 1-5+5-1 с расчетной силой тяги 660 кН. В 1915 г. в США был построен сочлененный грузовой паровоз (триплекс) с 12-ю сцепными осями типа 1-4+4+4-1. Это был паровоз гигант-рекордсмен. В России Брянский и Путиловский заводы в 1898 г. тоже создали сочлененные паровозы с 6-ю сцепными осями по типу 0-3+3-0 для Московско-Казанской железной дороги.
Увеличение энергетической мощности локомотива требовало совершенствования экономических показателей котла и паровой машины, т.е. коэффициента полезного действия преобразования химической энергии топлива в механическую работу. Для повышения экономичности паровоза увеличивалась поверхность нагрева в котлах, площадь колосниковых решеток (с 7,7 до 16,9 кв. м), применялись паровые машины с большим числом цилиндров (2-3-4-х цилиндровых). Важнейшим принципом усовершенствования паровоза стал переход к высоко перегретому пару с температурой более 3500 С, повышалось давление пара в котле (с 1,7-1,8 до 6,0 МПа и более).
За 130 лет развития и эксплуатации паровозов энергетическая эффективность (к.п.д.) паровозов увеличилась с 1-1,5% до 10%. Таким образом, главным недостатком паровоза была его низкая энергетическая эффективность, что не соответствовало уровню науки и техники еще середины 1920-х гг. С 1930-х гг. экономически развитые страны стали переводить локомотивы на другие виды тяги – тепловозную и электрическую, полностью переход на новые виды локомотивов произошел в 1950-х гг.
Однако паровоз является одним из уникальных технических средств, созданных человечеством, поэтому интерес к нему не уменьшается. Во многих странах сохраняются паровозы-памятники (паровоз «Локомошен» Стефенсона установлен в 1841 г. в Дарлингтоне (Англия). В ряде стран (Индия, Китай, Аргентина, Бразилия, ЮАР) продолжают эксплуатировать паровозы с использованием новейших достижений в области теплотехники и машиностроения.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 1172; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!