Đầu máy hơi nước là đầu máy chạy bằng hơi nước. Đầu máy hơi nước được sử dụng từ giữa thế kỷ 19 đến giữa thế kỷ 20.
Vào giữa những năm 1500, đầu máy xe lửa trên những con đường mòn được sử dụng ở Đức bắt đầu được vận chuyển bằng ngựa. Với việc phát minh ra máy hơi nước vào đầu những năm 1700, những con đường này bắt đầu được chuyển đổi thành đường sắt và đầu máy hơi nước đầu tiên được sản xuất ở Anh vào năm 1804 bởi Richard Trevithick và Andrew Vivian. Đầu máy hoạt động trên tuyến tàu điện "Penydarren" (Merthyr Tydfil), có kích thước gần bằng đường sắt ở Wales. Vào thời kỳ sau đó, một đầu máy xe lửa hai trụ được Matthew Murray chế tạo vào năm 1812 cho công ty vận hành đường sắt Middleton của Vagonyolu.
Những phát triển này ở Anh đã thúc đẩy công việc của Hoa Kỳ và vào năm 1829, Tom Thumb, đầu máy hơi nước đầu tiên của Mỹ hoạt động trên Đường sắt Baltimore-Ohio, bắt đầu làm việc trên tuyến này, Thumb là một mô hình thử nghiệm và được đưa vào sử dụng trong lễ khai trương Đường sắt Nam Carolina ở Mỹ. Best Friend of Charleston trở thành đầu máy đường sắt thành công đầu tiên.
sự phát triển
Trong 25 năm sau khi chế tạo đầu máy Trevithick, một số lượng hạn chế đầu máy hơi nước đã được sử dụng thành công trên đường sắt vận chuyển than. Việc tăng giá thức ăn chăn nuôi vào cuối cuộc chiến tranh Napoléon cũng có ảnh hưởng đáng kể. Do đường sắt làm bằng gang không đủ cứng để chịu trọng lượng của đầu máy hơi nước, nên sau một thời gian ngắn những đường cắt chữ "L" nơi bánh xe ngồi được thay thế bằng đường ray phẳng và bánh xe mặt bích.
hình trụ
George Stephenson, tận dụng kinh nghiệm của các nhà thiết kế trước đây vào năm 1814, đã khiến đầu máy xe lửa mặt phẳng di chuyển trên đường ray. Trong hầu hết tất cả các đầu máy trước đây, các xi lanh được đặt theo chiều dọc và được ngâm một phần trong nồi hơi. Vào năm 1815, Stephenson và Losh đã cấp bằng sáng chế cho ý tưởng truyền các bánh xe chính trực tiếp từ các xi lanh thông qua các trục trước phía trước thay vì truyền công suất truyền động từ pít-tông đến bánh lái chính. Thiết bị truyền công suất ổ đĩa bằng bánh răng, gây ra chuyển động giật, đặc biệt là khi sự xuất hiện trên răng lớn. Cơ chế truyền tải năng lượng trực tiếp từ xi lanh, mang lại cho các nhà thiết kế một mức độ tự do lớn hơn vì nó gọn hơn.
nồi hơi
Nồi hơi đầu máy, trước đây có dạng ống nạc, đầu tiên chuyển thành dạng hình ống quay, sau đó là dạng hình ống nơi nhiều ống được kết hợp, do đó cung cấp bề mặt sưởi ấm lớn hơn. Trong hình thức cuối cùng này, một loạt các đường ống được gắn vào một đĩa tương tự được tìm thấy ở phía nơi bếp đang cháy. Hơi nước thải từ các xi lanh gây ra một vụ nổ khi nó đi qua các đường ống và từ cuối nơi khói thoát ra ống khói, do đó giữ cho ngọn lửa sống sót trong khi đầu máy đang chuyển động. Một chiếc đan đã được sử dụng khi đầu máy xe lửa đang đứng yên. Henry Booth, kế toán của Công ty Liverpool và Manchester, đã được cấp bằng sáng chế cho việc phát triển thêm lò hơi nhiều ống vào năm 1827. Stephenson cũng đã sử dụng phát minh này trên đầu máy xe lửa của mình, tên lửa (nhưng trước tiên, ông phải cố gắng trong một thời gian dài để ngăn chặn sự rò rỉ nước từ các vòng khớp nối trên các đầu cuối nối các ống đồng).
Sau năm 1830, đầu máy hơi nước có dạng như ngày nay. Các xi lanh được đặt theo chiều ngang hoặc hơi nghiêng ở cuối nơi khói bốc ra, và nếu vị trí của lính cứu hỏa, nó được đặt ở cuối nơi bếp lửa bị đốt cháy.
khung gầm
Với các con lăn và trục ra khỏi được gắn vào nồi hơi hoặc đặt chúng ngay dưới nồi hơi, cần có một khung để giữ các bộ phận khác nhau lại với nhau. Khung thanh, được sử dụng lần đầu tiên trên đầu máy của Anh, đã sớm được triển khai ở Mỹ và chuyển từ sắt rèn sang thép đúc. Các con lăn được gắn bên ngoài khung. Ở Anh, khung thanh được thay thế bằng khung tấm. Trong đó, các xi lanh được đặt bên trong khung, và có các lò xo treo (hình xoắn ốc hoặc hình chiếc lá) cho các khung, và vòng bi trục (vòng bi được bôi dầu) để giữ các trục.
Với sự ra đời của thép trong sản xuất nồi hơi sau năm 1860, có thể làm việc ở áp suất cao hơn. Đến cuối thế kỷ 19, áp lực 12 bar trở nên phổ biến ở đầu máy xe lửa; Nếu hợp chất là đầu máy, áp suất 3,8 bar đã được bắt đầu sử dụng. Áp lực này tăng lên 17,2 bar trong thời đại này. Năm 1890, các xi lanh của đầu máy xe lửa tốc hành đã được chế tạo với đường kính 51 cm và hành trình 66cm. Sau đó, tại các quốc gia như Hoa Kỳ, đường kính xi lanh tăng lên 81 cm và cả đầu máy và toa xe bắt đầu được làm lớn hơn.
Đầu máy xe lửa đầu tiên có máy bơm chạy bằng trục. Tuy nhiên, những điều này chỉ hoạt động khi động cơ đang chạy. Kim phun được tìm thấy vào năm 1859. Hơi nước (hoặc hơi nước thải sau này) từ lò hơi phun ra khỏi vòi phun thô hình nón (bộ khuếch tán), làm đầy nước vào lò hơi ở áp suất cao hơn. Một "van một chiều" (van một chiều) giữ hơi bên trong lò hơi. Hơi khô được lấy từ đỉnh của lò hơi trong một đường ống đục lỗ hoặc từ một điểm trên đỉnh của lò hơi và được thu thập trong vòm hơi. Sau đó, hơi khô này được chuyển đến một bộ điều chỉnh, và bộ điều chỉnh đang kiểm soát việc phân phối hơi khô. Sự phát triển quan trọng nhất trong đầu máy hơi nước là sự ra đời của bộ quá nhiệt.
Đường ống cong, dẫn hơi nước qua ống dẫn khí đốt đến lò và sau đó đến bộ thu nhiệt ở đầu trước của lò hơi, được phát minh bởi Wilhelm Schmidt và được các kỹ sư khác sử dụng. Việc tiết kiệm nhiên liệu, đặc biệt là nước, ngay lập tức được thể hiện rõ. Ví dụ, hơi nước 'bão hòa' được tạo ra ở áp suất 12 bar và nhiệt độ 188 ° C; hơi nước này nở ra nhanh chóng trong các xi lanh, được làm nóng đến 93 ° C khác. Vì vậy, trong thế kỷ 20, đầu máy xe lửa có thể hoạt động ở tốc độ cao ngay cả với thời gian cắt ngắn 15%. Những tiến bộ như bánh xe thép, lớp lót nồi hơi bằng sợi thủy tinh, van piston bước dài, đường dẫn hơi trực tiếp và bộ quá nhiệt đã góp phần vào giai đoạn cuối cùng của ứng dụng đầu máy hơi nước.
Hơi nước từ lò hơi cũng được sử dụng cho các mục đích khác. Để tăng lực kéo, thay vì đổ, đá phun cát đã bắt đầu được sử dụng với hơi nước, làm tăng lực ma sát vào năm 1887. Hệ thống phanh chính được vận hành bằng chân không từ máy hoặc bằng khí nén được cung cấp bởi máy bơm hơi. Ngoài ra, hệ thống sưởi bằng hơi được mang đến các toa xe bằng đường ống đã được cung cấp và ánh sáng điện được lấy từ máy phát điện hơi nước (máy phát điện).
Hãy là người đầu tiên nhận xét