Šta je parna lokomotiva?

Parne lokomotive su lokomotive na paru. Parne lokomotive korištene su od sredine 19. do sredine 20. stoljeća.

Sredinom 1500-ih, lokomotive u skretnicama koje su se koristile u Njemačkoj počeli su da vuku konji. Izumom parne mašine početkom 1700-ih, ovi putevi počeli su se pretvarati u željeznice, a prvu parnu lokomotivu proizveli su u Engleskoj 1804. Richard Trevithick i Andrew Vivian. Lokomotiva je radila na tramvajskoj pruzi "Penydarren" (Merthyr Tydfil), koja je približna veličini željezničke pruge u Walesu. U narednom periodu, dvocilindričnu lokomotivu sagradio je Matthew Murray 1812. godine za operatora Vagonyolua Middleton Railway.

Ova zbivanja u Engleskoj ubrzala su rad SAD-a i 1829. godine Tom Thumb, prva američka parna lokomotiva koja je saobraćala na željezničkoj pruzi Baltimore-Ohio, počeo je raditi na ovoj liniji, Thumb je bio ogledni model i ušao je u službu na ceremoniji otvaranja željeznice Južne Karoline u Americi. Najbolji prijatelj iz Charlestona postao je prva uspješna željeznička lokomotiva.

Razvoj parne lokomotive

U 25 godina nakon izgradnje lokomotive Trevithick, ograničeni broj parnih lokomotiva uspješno je korišten na željezničkim prugama koje se prevoze ugljenom. Porast cijena hrane za život pred kraj napoleonskih ratova također je imao značajan utjecaj na to. Budući da gvozdeni putevi od lijevanog željeza nisu bili dovoljno jaki da podnesu težinu parne lokomotive, ovi putevi sa presjekom "L" na kojima sjede kotači vagona zamijenjeni su ravnim šinama i prirubničkim kotačima nakon kratkog vremena.

Parni lokomotivni cilindar

George Stephenson, koristeći se iskustvom svojih prethodnih dizajnera 1814. godine, napravio je lokomotive ravnih površina koje se kretale po šinama. U skoro svim prethodnim lokomotivama cilindri su postavljeni okomito i djelomično su uronjeni u kotao. Stephenson i Losh su 1815. patentirali ideju prenošenja glavnih pogonskih točkova direktno iz cilindara preko gornjih prednjih ručica umjesto prenosa pogonske snage iz klipa na glavni pogonski točak. Uređaj, koji s pogonskim kotačima prenosi pogonsku snagu, uzrokovao je trzavo kretanje, posebno kada se habanje pojavilo na velikim zubima. Mehanizam, koji snagu prenosi direktno iz cilindra, dizajnerima je dao veći stupanj slobode jer je mršaviji.

Kotlovi na parne lokomotive

Kotlovi za lokomotive, koji su nekada bili u obliku puste cijevi, prvo su transformirani u rotirajući cjevasti oblik, a zatim u cjevasti oblik gdje je kombinirano mnogo cijevi, pružajući tako veću površinu grijanja. U ovom konačnom obliku, niz cijevi je pričvršćen na sličnu ploču sa strane gdje je peć gorjela. Izduvna para iz cilindara prouzrokovala je eksploziju prolazeći kroz cijevi i s kraja gdje je dim izlazio u dimnjak, održavajući tako vatru u životu dok je lokomotiva bila u pokretu. Pleteno je sredstvo dok je lokomotiva mirno stajala. Henry Booth, računovođa za Liverpool i Manchester Company, patentirao je daljnji razvoj višecijevnog kotla 1827. godine. Stephenson je također koristio ovaj izum na svojoj lokomotivi, raketi (ali prvo je morao dugo pokušati spriječiti curenje vode iz spojnih prstenova na završnim pločama na koje su spojene bakrene cijevi).

Nakon 1830. godine parna lokomotiva poprimila je oblik koji je poznat danas. Cilindri su bili smješteni bilo vodoravno ili blago nagnuto na kraju gdje je izlazio dim, a ako je mjesto vatrogasaca, nalazilo se na kraju gdje je peć gorjela.

Šasija lokomotive parna lokomotiva

Kad valjci i osovine postaju pričvršćeni na bojler ili ih stave točno ispod bojlera, potreban je okvir za držanje različitih dijelova. Okvir štapova, koji je prvi put korišten na britanskim lokomotivama, ubrzo je uveden u SAD, a prešao je iz kovanog željeza u liveni čelik. Valjci su postavljeni izvan okvira. U Engleskoj je okvir šipke zamijenjen okvirom s pločama. Pri tome su cilindri smješteni unutar okvira, a za njih se nalaze opružni ovjesi (spiralni ili u obliku krila), te osovinski ležajevi (nauljeni ležajevi) koji drže osovine.

Uvođenjem čelika u proizvodnju kotla nakon 1860. godine, bilo je moguće raditi na većim pritiscima. Krajem 19. stoljeća tlak od 12 bara postao je raširen u lokomotivama; Ako je spoj lokomotiva, počeo se koristiti tlak 3,8 bara. Ovaj pritisak se u ovoj eri povećao na 17,2 bara. 1890. godine izrađeni su cilindri brzih lokomotiva promjera 51 cm i udara 66cm. Kasnije se u zemljama poput SAD-a promjer cilindra povećao na 81 cm i obje lokomotive i vagoni počeli su se izrađivati.

Prve lokomotive imale su pumpe koje je pokretala osovina. Međutim, ovi su radili samo dok je motor radio. Injektor je pronađen 1859. Para (ili kasnije izduvna para) iz kotla izvirala je iz grube mlaznice (difuzor) u obliku konusa, puneći vodu u kotao pod većim pritiskom. "Ventil za povrat" (jednosmjerni ventil) zadržavao je paru u kotlu. Suha para uzimala se ili s vrha kotla u perforiranoj cijevi ili s vrha kotla i sakupljala u kupoli pare. Ta suha para je zatim prebačena u regulator, a regulator je kontrolirao raspodjelu suhe pare. Najvažniji razvoj u parnim lokomotivama bio je uvođenje pregrijavanja.

Zakrivljenu cijev, koja vodi paru kroz plinsku cijev do peći, a zatim do kolektora na prednjem kraju kotla, izumio je Wilhelm Schmidt i koristili ga drugi inženjeri. Ušteda goriva, posebno vode, bila je odmah evidentna. Na primjer, 'zasićena' para je proizvedena pri pritisku od 12 bara i temperaturi od 188 °C; ova para se brzo širila u cilindrima, zagrijavajući se na još 93°C. Tako su u 20. veku lokomotive mogle da rade velikom brzinom čak i sa kratkim vremenima prekida od 15%. Napredak kao što su čelični točkovi, obloge kotlova od stakloplastike, klipni ventili dugog koraka, direktni prolazi pare i pregrijavanje doprinijeli su završnoj fazi primjene parnih lokomotiva.

Para iz kotla korišćena je i u druge svrhe. Da bi se povećala vučna snaga, umesto da se izliva, korišćeno je peskanje sa parom, što je 1887. povećalo silu trenja. Glavne kočnice su se pokretale vakumom iz mašine ili komprimiranim zrakom iz parne pumpe. Osim toga, osigurano je parno grijanje koje se na vagone prenosi cijevima i dobiveno je električno svjetlo iz parnog dinamo (generatora).