Prinsip pengoperasian mesin lokomotif. Berlatih di atas meja. S1 "Motor Besar"

Saya persembahkan untuk perhatian Anda lokomotif uap ke-3 saya IS-20

Skala - 1:25
Panjang model 70 cm
Lebar kurang lebih 11,5 cm
Tinggi kurang lebih 20 cm
Berat lokomotif 3 kg

Bahan:
Roda - cetakan 3D (plastik)
Batang penghubung dan elemen kompleks bentuk geometris- penggaris kayu
Yang lainnya adalah lembaran PVC setebal 1-6 mm
Seluruh pekerjaan memakan waktu sekitar 5 bulan

Teknologi:
Semuanya dijelaskan sedetail mungkin dalam dongeng: http://karopka.ru/forum/forum191/topic20819/
Pertama, model 3D dibuat, kemudian elemen dipotong dari gambar yang dihasilkan.

Alat - Bor Dremel, gergaji ukir Proxon

Saya tidak terikat pada gerbong tertentu, berikut adalah gambaran kolektif lokomotif ini setelah versi 20-1

Negara asal Uni Soviet;
Tahun pembangunan 1932 - 1942
Pabrik: Kolomensky, Voroshilovgradsky
Periode operasional 1933 - 1972
Sebanyak 649 unit dibangun.

Kecepatan desain 115 km/jam
Panjang lokomotif 16.365 mm
Berat servis lokomotif 133 - 136 t
Tenaga 2.500 - 3.200 hp
Kekuatan traksi hingga 15.400 kgf

Cerita:

Pada tahun 1930-an di Soviet kereta api kecepatan kereta penumpang perlu ditingkatkan secara signifikan. Lokomotif uap Su dengan miliknya kecepatan maksimum pada kecepatan 125 km/jam dan tenaga 1.500 hp. tidak dapat lagi memenuhi persyaratan tersebut. Lokomotif uap penumpang jalur utama tipe 1-4-2 dikembangkan oleh Biro Desain Lokomotif Pusat (CLPB) pada tahun 1932. Dan pada saat pembuatannya, ini adalah lokomotif penumpang paling kuat di Eropa. Pemenang Grand Prix di Pameran Dunia Paris (1937). Lokomotif penumpang terkuat dan terkuat dalam sejarah pembangunan lokomotif Soviet. Keistimewaan lokomotif ini adalah penyatuannya yang hebat di banyak bagian dengan lokomotif barang FD.
Saat merancang model ini, digunakan teknologi tercanggih yang kemudian digunakan dalam konstruksi lokomotif uap. Selama pengembangan, desainer K. Sushkin, L. Lebedyansky, A. Slominsky berhasil menggunakan lokomotif uap baru tidak hanya boiler dan silinder dari pendahulunya, lokomotif uap FD, tetapi banyak komponen lainnya.
Pada bulan April, gambar kerja lokomotif uap baru dikirim dari Laboratorium Pusat Biro Produksi ke Pabrik Kolomna, yang, dengan partisipasi Pabrik Izhora, memproduksi lokomotif uap penumpang pertama tipe 1-4-2 pada tanggal 4 Oktober. , 1932. Berdasarkan keputusan pekerja pabrik, lokomotif baru diberi seri IS - Joseph Stalin.
Dari bulan April hingga Desember 1933, tes dilakukan. Di dalamnya, lokomotif tersebut menunjukkan tenaga sebesar 2.500 hp, lebih dari dua kali lipat tenaga lokomotif uap Su, bahkan dalam beberapa kasus nilai tenaga IS bahkan mencapai 3.200 hp.
Pada tahun 1934, pada Kongres Partai Komunis Seluruh Serikat Bolshevik ke-17, diambil keputusan bahwa lokomotif uap IS harus menjadi unit utama armada lokomotif penumpang dalam rencana lima tahun kedua.
DI DALAM tahun-tahun sebelum perang Lokomotif uap seri IS beroperasi di banyak jalan di Uni Soviet bagian Eropa dan Siberia. IS-lah yang menggerakkan Panah Merah. Dan “Stalin”-lah yang menjadi yang tercepat, berakselerasi hingga 115 km/jam, dan dalam kondisi ramping – hingga 155 km/jam.
Selama perang, mereka terkonsentrasi di wilayah timur negara itu.
Setelah perang, lokomotif dioperasikan dengan kecepatan tidak lebih dari 70 km/jam, sehingga kap mesin yang ramping dilepas. Namun pada bulan April 1957, lokomotif uap dengan kereta khusus ini mencapai kecepatan 175 km/jam, yang merupakan rekor kecepatan terakhir selama traksi uap di Uni Soviet.
Lokomotif uap IS melayani tujuan penting seperti: Kharkov - Mineralnye Vody, Moskow - Smolensk - Minsk, Moskow - Ozherelye - Valuyki, Michurinsk - Rostov-on-Don dan lainnya, di mana mereka menggantikan lokomotif uap penumpang seri Su, S, L, dll.
Lokomotif ini bekerja dengan kereta api hingga tahun 1966-1972.
Di tengah perjuangan melawan kultus kepribadian, semua “ISIS” diganti namanya menjadi “FDP” dengan awalan “penumpang”
Waktu sangatlah kejam terhadap serial yang dulunya terkenal. Hanya satu mobil yang selamat, dipasang di atas tumpuan di Kyiv.

Coba potong lokomotif seperti ini.

Pekerjaannya sulit.

Orang tersayang pasti akan menyukai kerajinan ini dengan meletakkannya di tempat yang mencolok, misalnya di rak. Untuk membuat kerajinan ini Anda membutuhkan yang berikut ini:

Alat penggergajian.

Mempersiapkan desktop Anda

Pertama-tama, Anda perlu menyiapkan meja tempat Anda akan bekerja. Seharusnya tidak ada hal-hal yang tidak perlu di dalamnya dan setiap alat harus tersedia. Tidak semua orang memiliki desktop sendiri dan mungkin sudah berpikir untuk membuatnya. Membuat meja memang tidak sulit, namun memilih tempatnya di dalam rumah memang sulit. Pilihan ideal- ini adalah balkon berinsulasi tempat Anda dapat membuat kerajinan kapan saja. Saya sudah menulis tentang menyiapkan tabel di artikel terpisah dan mencoba menjelaskan sedetail mungkin seluruh proses pembuatannya. Jika Anda tidak tahu cara mempersiapkannya tempat kerja, lalu baca Artikel berikut. Setelah Anda menyelesaikan proses pembuatan meja, cobalah untuk mulai memilih kerajinan masa depan Anda.

Kami memilih bahan yang berkualitas

Bahan utamanya adalah kayu lapis. Pilihannya selalu sulit. Masing-masing dari kita mungkin pernah mengalami masalah seperti delaminasi kayu lapis dari bagian ujungnya dan bertanya-tanya, apa yang menyebabkan delaminasi tersebut? Tentu saja, ini terutama disebabkan oleh kayu lapis berkualitas rendah. Jika ini bukan pertama kalinya Anda mengambil gergaji ukir, Anda dapat memilih kayu lapis dari sisa-sisa kerajinan sebelumnya. Jika Anda baru menggergaji dan tidak memiliki kayu lapis, belilah di toko perkakas. Memilih bahan untuk digergaji selalu sulit. Anda harus selalu memilih kayu lapis dengan hati-hati, sering-sering melihat cacat pada kayu (simpul, retakan) dan menarik kesimpulan. Kesulitan dalam memilih kayu lapis terletak pada kenyataan bahwa tidak peduli bagaimana Anda menebak cacat dan umur simpannya. Misalnya, Anda membeli kayu lapis, membersihkannya, menerjemahkan gambarnya, dan tiba-tiba kayu itu mulai mengelupas. Tentu saja, hal ini terjadi pada hampir semua orang dan sungguh tidak menyenangkan. Jadi ada baiknya memperhatikan saat memilih dan memilih kayu lapis yang bagus. Saya menulis Artikel khusus yang menjelaskan semua prinsip pemilihan kayu lapis langkah demi langkah.

Pengupasan kayu lapis

Kami membersihkan kayu lapis kami dengan amplas. Seperti yang telah Anda ketahui, amplas “Berbutir sedang” dan “Berbutir halus” digunakan untuk membersihkan kayu lapis selama pemotongan. DI DALAM toko konstruksi Anda mungkin pernah melihat amplas (atau amplas), dan itulah yang kami perlukan. Dalam pekerjaan Anda, Anda memerlukan amplas “Berbutir kasar”, “Berbutir sedang” dan “Berbutir halus”. Masing-masing dari mereka memiliki propertinya sendiri, tetapi lapisan yang sama sekali berbeda, yang diklasifikasikan. Amplas “berbutir kasar” digunakan untuk mengolah kayu lapis kasar, mis. yang banyak cacat, terkelupas, dan retak.
Amplas “berbutir sedang” digunakan untuk mengolah kayu lapis setelah amplas “Kasar” dan memiliki sedikit lapisan. "Berbutir halus" atau "Nulevka". Amplas ini berfungsi sebagai proses akhir pengupasan triplek. Ini memberikan kehalusan pada kayu lapis, dan oleh karena itu kayu lapis akan nyaman untuk disentuh. Amplas kayu lapis yang sudah disiapkan secara bertahap, dimulai dengan amplas berbutir sedang dan diakhiri dengan amplas halus. Pengamplasan harus dilakukan sepanjang lapisan, bukan melintang. Permukaan yang dipoles dengan baik harus rata, benar-benar halus, berkilau jika terkena cahaya, dan halus saat disentuh. Cara terbaik menyiapkan kayu lapis untuk digergaji dan amplas mana yang terbaik untuk dipilih Baca di sini. Setelah pengupasan, periksa kayu lapis apakah ada gerinda dan penyimpangan kecil. Jika tidak ada cacat yang terlihat, maka Anda dapat melanjutkan ke proses penerjemahan gambar.

Terjemahan gambar

Bagi saya, menggambar terjemahan selalu menjadi proses utama dalam pekerjaan saya. Saya akan memberi tahu Anda beberapa aturan, serta tip untuk terjemahan gambar berkualitas tinggi. Banyak orang yang memindahkan gambar ke triplek tidak hanya dengan menggunakan pensil dan copy, tetapi juga dengan menggunakan “Pita Hitam”, merekatkan gambar tersebut ke triplek, kemudian membilas gambar tersebut dengan air dan tanda-tanda gambar tersebut tetap menempel pada triplek. Secara umum, ada banyak cara, tetapi saya akan memberi tahu Anda tentang metode yang paling umum. Untuk memindahkan gambar ke kayu lapis yang sudah disiapkan, Anda harus menggunakan salinan, penggaris, pensil tajam, dan pena non-tulis. Kencangkan gambar di kayu lapis menggunakan kancing atau cukup pegang dengan tangan kiri Anda. Periksa apakah gambarnya sesuai dengan dimensinya. Tempatkan gambar jam sedemikian rupa sehingga Anda dapat menggunakan lembaran kayu lapis seefisien mungkin. Terjemahkan gambar menggunakan not pena tulis dan penguasa. Tidak perlu terburu-buru, karena kerajinan masa depan Anda bergantung pada gambarnya.

Mengebor lubang di bagian-bagiannya

Seperti yang telah Anda ketahui, bagian-bagian tersebut berisi bagian alur yang perlu dipotong dari dalam. Untuk memotong bagian-bagian tersebut, Anda perlu mengebor lubang di dalamnya dengan bantuan bor tangan atau, dengan cara kuno, membuat lubang dengan penusuk. Ngomong-ngomong, diameter lubang harus minimal 1 mm, jika tidak, Anda dapat merusak elemen gambar, yang sayangnya terkadang sulit dipulihkan. Untuk menghindari kerusakan meja kerja saat mengebor lubang, Anda harus meletakkan papan di bawah benda kerja agar tidak merusak meja kerja. Mengebor lubang sendirian selalu sulit, jadi mintalah seorang teman untuk membantu Anda dalam tugas Anda.

Menggergaji bagian

Ada banyak aturan untuk memotong, tetapi Anda harus mengikuti aturan yang paling umum. Hal pertama yang perlu Anda lakukan adalah memotongnya bagian dalam, baru kemudian sesuai dengan pola luarnya. Tidak perlu terburu-buru saat memotong. Yang utama adalah selalu menjaga gergaji ukir tetap lurus pada sudut 90 derajat saat memotong. Gunting bagian-bagian di sepanjang garis yang Anda tandai dengan tepat. Pergerakan gergaji ukir harus selalu mulus ke atas dan ke bawah. Selain itu, jangan lupa memantau postur tubuh Anda. Cobalah untuk menghindari kemiringan dan ketidakrataan. Jika Anda keluar jalur saat memotong, jangan khawatir. Kemiringan dan ketidakteraturan tersebut dapat dihilangkan dengan menggunakan file datar atau amplas “berbutir kasar”.

Istirahat

Saat menggergaji, kita sering merasa lelah. Jari tangan dan mata yang selalu tegang sering kali lelah. Saat bekerja, tentu semua orang merasa lelah. Untuk mengurangi beban, Anda perlu melakukan beberapa latihan. Anda dapat melihat latihannya di sini. Lakukan latihan beberapa kali selama bekerja.

Bagian Pembersihan

Anda harus selalu membersihkan bagian-bagian kerajinan masa depan dengan hati-hati. Di awal pekerjaan, Anda sudah membersihkan kayu lapis ampelas. Sekarang Anda harus melakukan sedikit pengupasan kayu lapis. Dengan menggunakan amplas berbutir sedang, amplas bagian tepi dan bagian belakang kayu lapis. Amplas “berbutir halus” dianggap sebagai tahap akhir pembersihan komponen. Sebaiknya bersihkan bagian depan dengan amplas halus. Saat memproses kayu lapis, luangkan waktu Anda. Anda juga dapat menggunakan file bulat, yang memudahkan pembersihan bagian dalam lubang. Cobalah untuk memastikan bahwa bagian-bagiannya keluar tanpa gerinda atau penyimpangan.

Perakitan bagian

Merakit bagian-bagian kerajinan kita tidak begitu sulit di sini. Untuk mengimplementasikan perakitan yang benar rincian Anda perlu membaca Artikel berikut, yang menjelaskan secara rinci semua rincian perakitan. Setelah bagian-bagiannya dirangkai menjadi satu kerajinan biasa tanpa masalah, mulailah merekatkannya.

Merekatkan bagian-bagiannya

Bagian rak harus direkatkan menggunakan lem PVA atau titan. Anda tidak perlu menuangkan banyak lem. Kerajinan rakitan lebih baik diikat dengan lem dengan benang yang kuat, kencangkan dan jemur hingga kering. Kerajinan itu direkatkan dalam waktu sekitar 10-15 menit.

Membakar kerajinan tangan

Untuk menghias kerajinan kita dengan pola (misalnya, di sepanjang tepi kerajinan), Anda memerlukan kompor listrik. Sangat sulit untuk membakar suatu pola dengan indah. Untuk membakar pola, Anda harus menggambar polanya terlebih dahulu dengan pensil. Anda dapat membaca cara menggunakan kompor listrik dan menambahkan pola pada rak di sini.

Kerajinan pernis

Jika diinginkan, Anda dapat mengubah kerajinan kami dengan melapisinya dengan Pernis Kayu, sebaiknya yang tidak berwarna. Baca cara terbaik untuk mengecat kerajinan. Usahakan memilih pernis yang berkualitas. Pernis dilakukan dengan menggunakan kuas khusus "Untuk lem". Tidak usah buru-buru. Usahakan untuk tidak meninggalkan bekas atau goresan pada kerajinan.

Lokomotif uap, yang desainnya primitif dibandingkan teknologi lain saat ini, masih digunakan di beberapa negara. Merupakan lokomotif otonom yang menggunakan mesin uap sebagai mesinnya. Lokomotif pertama kali muncul pada abad ke-19 dan memainkan peran penting dalam perkembangan perekonomian sejumlah negara.

Desain lokomotif uap terus disempurnakan sehingga menghasilkan desain baru yang sangat berbeda dengan desain klasik. Beginilah munculnya model dengan roda gigi, turbin, dan tanpa tender.

Prinsip pengoperasian dan desain lokomotif uap

Terlepas dari kenyataan bahwa ada berbagai modifikasi desain transportasi ini, semuanya memiliki tiga bagian utama:

mesin uap;
ketel;
awak kapal.

Uap dihasilkan dalam ketel uap - unit ini adalah sumber energi utama, dan uap adalah fluida kerja utama. Dalam mesin uap, ia diubah menjadi gerakan mekanis bolak-balik piston, yang pada gilirannya, dengan bantuan mekanisme engkol, diubah menjadi gerakan rotasi. Berkat ini, roda lokomotif berputar. Uap juga menggerakkan pompa uap-udara, generator turbin uap, dan digunakan dalam peluit.

Pengangkut kendaraan terdiri dari sasis dan rangka serta merupakan alas yang dapat digerakkan. Ketiga unsur inilah yang menjadi unsur utama dalam perancangan lokomotif uap. Pada kendaraan tersebut juga terpasang tender – gerobak yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan batu bara (bahan bakar) dan air.

Ketel uap

Saat mempertimbangkan desain dan prinsip pengoperasian lokomotif uap, Anda harus memulainya dengan boiler, karena ini adalah sumber energi utama dan komponen utama mesin ini. Elemen ini memiliki persyaratan tertentu: keandalan dan keamanan. Tekanan uap dalam instalasi bisa mencapai 20 atmosfer atau lebih, sehingga bisa dibilang mudah meledak. Kerusakan elemen sistem apa pun dapat menyebabkan ledakan, yang akan menghilangkan sumber energi mesin.

Selain itu, elemen ini harus mudah dikelola, diperbaiki, dirawat, dan fleksibel, yaitu dapat bekerja dengan bahan bakar yang berbeda (kurang lebih bertenaga).

Tungku

Elemen utama boiler adalah tungku tempat mereka terbakar bahan bakar padat, yang diumpankan menggunakan pengumpan karbon. Jika mesin sedang berjalan bahan bakar cair, kemudian diumpankan melalui nozel. Gas bersuhu tinggi yang dilepaskan akibat pembakaran memindahkan panas melalui dinding kotak api ke air. Kemudian gas, memberi sebagian besar panas untuk penguapan air dan pemanasan uap jenuh dilepaskan ke atmosfer melalui cerobong asap dan alat penahan percikan api.

Uap yang dihasilkan di boiler diakumulasikan di steam bell (di bagian atas). Ketika tekanan uap mencapai di atas 105 Pa, katup pengaman khusus melepaskannya, melepaskan kelebihannya ke atmosfer.

Uap panas bertekanan disuplai melalui pipa ke silinder mesin uap, yang menekan piston dan mekanisme engkol batang penghubung, yang menyebabkan rotasi poros penggerak. Uap buangan masuk ke cerobong asap, menciptakan ruang hampa di kotak asap, yang meningkatkan aliran udara ke kotak api boiler.

Skema operasi

Artinya, jika kita menggambarkan prinsip operasi secara umum, semuanya tampak sangat sederhana. Seperti apa diagram lokomotif uap dapat dilihat pada foto yang diposting di artikel.

Ketel uap membakar bahan bakar, yang memanaskan air. Air diubah menjadi uap, dan saat memanas, tekanan uap dalam sistem meningkat. Ketika mencapai nilai yang tinggi, ia dimasukkan ke dalam silinder tempat piston berada.

Karena tekanan pada piston, poros berputar dan roda digerakkan. Uap berlebih dilepaskan ke atmosfer melalui katup pengaman khusus. Omong-omong, peran yang terakhir ini sangat penting, karena tanpanya boiler akan meledak dari dalam. Seperti inilah struktur ketel lokomotif uap.

Keuntungan

Seperti tipe lainnya, mereka memiliki kelebihan dan kekurangan tertentu. Keuntungannya adalah sebagai berikut:

Kesederhanaan desain. Karena desain mesin uap lokomotif dan ketel uapnya yang sederhana, tidak sulit untuk membangun produksi di pabrik teknik dan metalurgi.
Keandalan dalam pengoperasian. Kesederhanaan desain yang disebutkan memastikan keandalan yang tinggi dari keseluruhan sistem. Praktis tidak ada yang rusak, itulah sebabnya lokomotif uap beroperasi selama 100 tahun atau lebih.
Traksi yang kuat saat memulai.
Kemungkinan penggunaan jenis yang berbeda bahan bakar.

Sebelumnya, ada yang namanya “omnivora”. Itu diterapkan pada lokomotif uap dan menentukan kemungkinan penggunaan kayu, gambut, batu bara, dan bahan bakar minyak sebagai bahan bakar mesin ini. Terkadang lokomotif dipanaskan dengan limbah industri: berbagai serbuk gergaji, sekam biji-bijian, serpihan kayu, biji-bijian cacat, dan pelumas bekas.

Tentu saja, kemampuan traksi alat berat tersebut berkurang, namun hal ini memungkinkan penghematan yang signifikan, karena batubara klasik lebih mahal.

Kekurangan

Ada juga beberapa kelemahan:

Efisiensi rendah. Bahkan pada lokomotif uap tercanggih sekalipun, efisiensinya adalah 5-9%. Hal ini logis, mengingat rendahnya efisiensi mesin uap itu sendiri (sekitar 20%). Pembakaran bahan bakar yang tidak efisien, kehilangan panas yang besar selama perpindahan panas uap dari boiler ke silinder.
Kebutuhan akan cadangan bahan bakar dan air yang besar. Masalah ini menjadi sangat relevan ketika mengoperasikan mesin di daerah kering (misalnya di gurun), yang sulit memperoleh air. Tentu saja, beberapa saat kemudian mereka menemukan lokomotif uap dengan kondensasi uap buangan, tetapi hal ini tidak sepenuhnya menyelesaikan masalah, tetapi hanya menyederhanakannya.
Bahaya kebakaran disebabkan oleh api terbuka dari pembakaran bahan bakar. Kerugian ini tidak terdapat pada lokomotif uap yang tidak dibakar, namun jangkauannya terbatas.
Asap dan jelaga dilepaskan ke atmosfer. Masalah ini menjadi serius ketika lokomotif uap bergerak di kawasan berpenduduk padat.
Kondisi sulit bagi tim yang merawat kendaraan.
Intensitas tenaga kerja perbaikan. Jika ada yang rusak pada ketel uap, perbaikannya memakan waktu lama dan memerlukan investasi.

Terlepas dari kekurangannya, lokomotif uap sangat dihargai karena penggunaannya secara signifikan meningkatkan tingkat industri negara yang berbeda. Tentu saja saat ini penggunaan mesin seperti itu sudah tidak relevan, karena tersedianya mesin yang lebih modern pembakaran dalam dan motor listrik. Namun lokomotif uaplah yang meletakkan dasar bagi terciptanya angkutan kereta api.

Kesimpulannya

Sekarang Anda mengetahui struktur mesin lokomotif uap, fitur-fiturnya, kelebihan dan kekurangan pengoperasiannya. Omong-omong, saat ini mesin ini masih digunakan di perkeretaapian negara-negara terbelakang (misalnya Kuba). Hingga tahun 1996, mereka juga digunakan di India. DI DALAM negara-negara Eropa, Amerika, Rusia, transportasi jenis ini hanya ada dalam bentuk monumen dan pameran museum.

Perangkat umum dan prinsip pengoperasian lokomotif uap

Lokomotif terdiri dari bagian-bagian utama sebagai berikut (lihat Gambar 4a): ketel uap 2, mesin uap 3, mekanisme engkol 4, bagian awak.

Ketel uap lokomotif uap dirancang untuk mengubah energi kimia internal bahan bakar (batubara) menjadi energi panas pasangan. Terdiri dari tiga bagian utama: kotak api 1, bagian silinder ketel 2 dan kotak asap 7. Di bagian bawah kotak api 1 terdapat jeruji 8, yang melaluinya udara yang diperlukan untuk pembakaran (oksidasi) bahan bakar masuk. kotak api. Bagian tengah kotak api memiliki dua baris dinding - luar dan dalam. Barisan dinding bagian luar membentuk selubung kotak api 9, dan baris dalam yang dilapisi dengan batu bata tahan api membentuk kotak api 10. Kedua baris dinding tersebut dihubungkan satu sama lain melalui sambungan. Lubang sekrup 11 dibuat di dinding belakang kotak api, tempat batu bara dibuang ke jeruji. Dinding depan kotak api adalah lembaran tabung 12.

Bagian silinder dari boiler terbuat dari lembaran baja. Ini menampung pipa asap 13 dan pipa api 14, yang melaluinya gas mengalir dari tungku ke kotak asap 7. Elemen superheater juga dipasang di pipa api 14. Seluruh ruang ketel di sekitar pipa asap dan api diisi dengan air.

Pada titik tertinggi bagian silinder ketel 2 terdapat ruang uap 15. Pada bagian atas kotak asap 7 terdapat pipa 16 yang melaluinya gas buang dibuang.

Gambar.4 Diagram struktur umum dan prinsip pengoperasian lokomotif:

1 - kotak api; 2 - ketel uap; 3 - mesin uap; 4 - mekanisme engkol; 5 - pasangan roda penggerak; 6 - kabin pengemudi; 7 - kotak asap; 8 - parut; 9 - selubung kotak api; 10 - kotak api; 11 - lubang sekrup; jaringan 12 pipa; 13 - pipa asap; 14 - pipa api; 15 - tangki uap; 16 - pipa untuk gas buang; 17 - penggeser; 18 - bingkai; 19 - set roda pelari; 20 - pasangan roda pendukung; 21 - lembut

Mesin uap 3 lokomotif uap terdiri dari silinder, piston dan batang. Batang piston mesin uap dihubungkan ke penggeser 17, yang melaluinya energi mekanik dipindahkan ke mekanisme engkol 4.

Bagian awak lokomotif terdiri dari kabin pengemudi 6, rangka 18, pasangan roda dengan kotak gardan dan suspensi pegas. Kumpulan roda lokomotif uap menjalankan berbagai fungsi dan oleh karena itu disebut: pelari 19, penggerak 5, dan pendukung 20.

Bagian integral, meskipun independen, dari lokomotif uap utama adalah tender 21, yang berisi cadangan bahan bakar, air dan pelumas, serta mekanisme pengumpanan batubara.

Prinsip pengoperasian lokomotif uap didasarkan pada hal-hal berikut (lihat Gambar 4, b). Bahan bakar disuplai melalui mekanisme pengumpanan batubara dari tender 21 melalui lubang sekrup 11 ke jeruji 8 kotak api tungku.

Karbon dan hidrogen bahan bakar berinteraksi dengan oksigen di udara, yang masuk ke kotak api melalui jeruji 8 - proses pembakaran bahan bakar terjadi. Akibatnya, energi kimia internal bahan bakar (ICE) diubah menjadi energi panas (TE), yang pembawanya berupa gas.

Gas, yang bersuhu 1000 - 1600 ° C, melewati pipa api dan asap serta memanaskan dindingnya. Panas dari dinding kotak api dan pipa dipindahkan ke air. Akibat pemanasan air, terbentuklah uap yang terkumpul di bagian atas bagian silinder ketel. Dari ruang uap 15 ketel, uap yang mempunyai tekanan 1,5 MPa (15 kgf/cm2) dan suhu sekitar 220 °C, masuk ke mesin uap 3 (lihat gambar 4, a).

Pada mesin uap, energi uap diubah menjadi energi mekanik (ME) dari gerak translasi piston (lihat Gambar 4, b). Selanjutnya, melalui batang dan penggeser, energi ditransfer ke mekanisme engkol, kemudian diubah menjadi torsi Mk, yang menggerakkan roda penggerak lokomotif. Ketika roda berinteraksi dengan rel, torsi Mk diwujudkan dalam gaya Fk (gaya penggerak), yang menjamin pergerakan lokomotif.

Lokomotif uap dibedakan, pertama-tama, oleh kesederhanaan desainnya dan, oleh karena itu, keandalan yang tinggi dalam pekerjaan, serta konsumsi bahan bakar termurah (batubara, gambut, dll). Namun, lokomotif jenis ini memiliki sejumlah kelemahan serius, yang menentukan penggantiannya dengan jenis traksi lain: efisiensi lokomotif yang sangat rendah, intensitas kerja yang tinggi. kru lokomotif, terutama saat mengeluarkan terak dari tungku, biayanya tinggi pemeliharaan rutin dan perbaikan ketel uap sehubungan dengan biaya pembuatan dan pengoperasian lokomotif uap, jarak tempuh pendek (100 - 150 km) tanpa pengisian cadangan batubara dan sampai dengan 70 - 80 km tanpa pengambilan air.

Apa penyebab rendahnya efisiensi lokomotif uap? Mari kita daftar cara-cara utama hilangnya energi dalam ketel uap lokomotif yang berfungsi:

· sebagian batubara (potongan kecil), yang masuk ke dalam tungku, tidak terbakar, tetapi jatuh melalui jeruji atau dilepaskan ke atmosfer bersama dengan gas melalui pipa;

· kehilangan energi panas yang besar selama interaksi permukaan boiler dan udara sekitarnya, terutama di waktu musim dingin;

dari gas yang keluar melalui pipa, yang jumlahnya cukup suhu tinggi(sekitar 400 °C|.

Untuk meningkatkan efisiensi proses perpindahan panas dari gas ke air ketel, perlu dilakukan penambahan panjang pipa api dan ketel beberapa kali lipat, yang pada prinsipnya tidak mungkin dilakukan karena keterbatasan berat dan ukuran lokomotif. Oleh karena itu, hanya 50-60% energi kimia internal bahan bakar digunakan untuk pembentukan dan pemanasan berlebih uap di ketel lokomotif uap. Akibatnya, efisiensi gabungan tungku dan boiler adalah 50-60% (lihat gambar 4, b).

Dan terakhir, kelemahan mendasar mesin lokomotif uap adalah ketidakmungkinan desain untuk mencapai efisiensi lebih dari 15 - 20%. Uap, melakukan kerja, mis. menggerakkan piston, volumenya harus diperluas hingga tekanannya sama dengan tekanan atmosfer. Untuk melakukan ini, langkah kerja piston di dalam silinder perlu ditingkatkan berkali-kali lipat, yang tidak mungkin dilakukan mengingat keterbatasan berat dan ukuran lokomotif. Pada lokomotif uap dalam negeri sebenarnya dapat mencapai nilai efisiensi mesin uap sebesar 12 - 14%.

Secara umum, efisiensi lokomotif uap, yang ditentukan melalui produk efisiensi masing-masing elemen rantai energi, dapat mencapai 5 - 7%, yaitu. dari setiap 100 ton batubara, hanya 5 - 7 ton yang digunakan untuk menghasilkan tenaga penggerak, sisanya hilang (digunakan untuk pemanas dan polusi). lingkungan).

Dengan cara apa efisiensi traksi lokomotif dapat ditingkatkan?

Pertama. Jika ketel masing-masing lokomotif uap digabungkan dan ditempatkan di atas tanah, ketel tersebut diisolasi secara termal dari lingkungan (membangun gedung), tekanan uap di dalam ketel meningkat secara signifikan, dan mesin uap diganti dengan mesin yang lebih irit, Misalnya, turbin uap, yang energinya ditransfer ke generator listrik, maka sebagai hasilnya kita peroleh pembangkit listrik termal. Dari situ, energi listrik dapat disalurkan ke lokomotif, melengkapi rodanya dengan motor listrik. Dari sinilah muncul ide untuk menggunakan lokomotif listrik – lokomotif listrik – untuk traksi.

Kedua. Jika alih-alih pembangkit listrik tenaga uap pembakaran luar (boiler dan mesin uap) Anda memasang mesin pembakaran dalam pada lokomotif, Anda akan mendapatkan lokomotif diesel; jika mesin turbin gas adalah lokomotif turbin gas; reaktor nuklir- lokomotif nuklir.

Dan yang ketiga. Jika mesin uap dan mekanisme engkol pada lokomotif uap diganti dengan turbogenerator (turbin uap dan generator listrik) serta melengkapi pasangan rodanya dengan motor listrik, maka akan muncul lokomotif turbin uap.

Struktur umum dan prinsip pengoperasian jenis lokomotif di atas akan dibahas pada paragraf berikut.

Ketel

Ketel terdiri dari tiga bagian utama: kotak api, bagian silinder, dan kotak asap.

Tungku. Pembakaran bahan bakar terjadi di kotak api. Bahan bakar dimuat baik secara manual melalui lubang sekrup yang ditutup dengan penutup, atau, pada lokomotif seri selanjutnya, menggunakan perangkat khusus - pengumpan karbon mekanis(tukang api).
Wajan abu(peniup). Letaknya di bawah jeruji tungku. Sisa bahan bakar yang terbakar menumpuk di panci abu. Ash pan dilengkapi dengan katup untuk mengatur jumlah udara yang masuk ke dalam kotak api. Panci abu dibersihkan melalui lubang khusus dengan pengikis logam.
Bagian silinder. Diisi dengan air sampai tingkat tertentu. Di sini terdapat pipa asap, yang melaluinya produk gas hasil pembakaran bahan bakar dari kotak api berpindah ke kotak asap, sekaligus memanaskan air di sekitarnya. Tabung api melewati tabung asap, di dalamnya dipasang elemen superheater.
Pemanas super- alat yang terdiri dari pipa-pipa yang melewati bagian silinder ketel dan manifold yang berkomunikasi dengannya menggunakan tabung penghubung. Superheater meningkatkan suhu uap hingga 350-400°, yang meningkatkan efisiensi lokomotif;
Kap uap(tangki uap) - ruang untuk menampung uap siap pakai berupa tonjolan di bagian atas bagian silinder ketel. Selain kap utama, kap tambahan dapat dipasang pada lokomotif, tempat uap disalurkan perangkat tambahan— generator listrik untuk senter (di seri selanjutnya), dll.;
Pengatur- alat yang digunakan pengemudi untuk memasukkan uap ke dalam mesin dan mengubah kecepatan lokomotif. Regulator terletak di tudung uap dan dapat terdiri dari satu atau dua katup. Regulator katup tunggal memiliki gaya bukaan yang sangat besar, yang terkadang tidak dapat diatasi sendiri oleh pengemudi. Pada regulator dua katup, katup kecil membantu membuka katup besar, sehingga memecahkan masalah ini. Penggunaan katup kecil juga memungkinkan penghematan uap - jika lokomotif dalam keadaan diam, uap yang disediakan hanya oleh katup kecil dapat cukup untuk bergerak, yang bahkan memunculkan ekspresi stabil - “pada katup kecil”, Artinya, gerakannya tenang, tidak tergesa-gesa. Pada lokomotif uap Soviet terkuat seri FD dan IS, jumlah katup mencapai 4-5;
Pemisah uap (pengering uap) - alat untuk memisahkan uap dari tetesan air;
Injektor adalah alat untuk menyuplai air tawar dari tender ke boiler. Beberapa lokomotif menggunakan pompa piston sebagai pengganti injektor;
Kotak asap- bagian depan boiler, yang berisi manifold superheater, perangkat kerucut(force cone) dan cerobong asap. Kotak asap juga berisi pengumpul, penahan percikan dan siphon (alat uap untuk menciptakan ruang hampa di dalam kotak asap ketika lokomotif berjalan tanpa uap). Pada bagian depan kotak asap ditutup dengan penutup berengsel yang dapat dibuka untuk membersihkan kotak asap dan melepas pipa pada saat perbaikan. Untuk memeriksa kotak dan membersihkannya, ada pintu yang lebih kecil di lembaran atap pelana;
Perangkat kerucut. Ini melepaskan uap buangan ke cerobong asap, menciptakan aliran udara di kotak api. Di beberapa lokomotif, ukuran lubang pada perangkat kerucut dapat berubah sehingga daya dorongnya pun berubah. Pada lokomotif dengan kondensasi uap, kipas (yang disebut “penghisap asap”) digunakan sebagai pengganti perangkat kerucut, yang digerakkan oleh turbin uap.
Katup pengaman- alat untuk menghilangkan tekanan pada boiler jika melebihi batas aman tertentu. Dirancang untuk mencegah ledakan ketel uap jika terjadi operasi darurat. Isolasi termal. Untuk mengurangi kehilangan panas dari luar, boiler ditutup dengan lapisan insulasi antara dinding boiler dan selubung baja luar.
- Mekanis Mereka adalah katup pegas yang terbuka sedikit ketika tekanan tertentu tercapai dan menutup kembali setelah tekanan dilepaskan ke tingkat yang aman.
- Melebur Itu adalah sumbat yang terbuat dari logam dengan titik leleh rendah yang terletak di dalam kotak api. Ketika suhu tertentu terlampaui (misalnya, ketika air mendidih secara berlebihan), mencairnya sumbat menyebabkan depresurisasi boiler, pelepasan tekanan dengan cepat dan, pada saat yang sama, membanjiri api di kotak api dengan air dari tungku. ketel.

Karakteristik ketel

Ketel dicirikan oleh parameter berikut:

Total area pemanasan, m 2. Area ini terdiri dari area pemanas tungku, area superheater, serta area pipa asap dan api;
Volume ruang uap, m 3
Cermin penguapan, m 2
Tekanan kerja, atm

Mobil

Mesin uap lokomotif uap terdiri dari silinder-silinder yang dicor menjadi satu kesatuan dengan spool box, mekanisme penyalur gaya ke roda penggerak (mekanisme engkol) dan mekanisme penyaluran uap. Silinder mesin uap (yang terdapat 2 atau lebih pada lokomotif uap) dibuat dari baja dan dipasang pada rangka menggunakan baut dan baji.

Digunakan di lokomotif uap jenis berikut mesin uap:

Dua silinder sederhana- Sederhana dalam desain, tetapi memiliki daya rendah dan efisiensi rendah;
Multi-silinder sederhana- memiliki lebih banyak kekuatan, tetapi desainnya rumit;
Mesin kompon juga memiliki tenaga yang besar dan efisiensi yang baik, namun selain desainnya yang rumit, ia juga mengalami kendala saat berkendara dengan sering berhenti.

Terlepas dari kekurangannya, sebagian besar lokomotif uap menggunakan mesin dua silinder sederhana; efisiensi ditingkatkan dengan diperkenalkannya superheater, dan tenaga ditingkatkan dengan pembuatan lokomotif artikulasi.

Mekanisme distribusi uap (biasanya rocker) pada lokomotif uap terdiri dari di belakang panggung 1, berayun pada suatu sumbu dan dihubungkan pada ujung bawahnya ke jari counter engkol 2, dipasang pada roda penggerak dengan sudut tertentu engkol. Gerakan dari belakang panggung ditransmisikan menggunakan gaya dorong radial 3 ujung atas tuas ( bandul) 4; ujung bawah pendulum menerima gerakan dari penggeser 5. Gerakan kumparan 6 dilaporkan dari titik tengah pendulum. Dengan bantuan mekanisme rocker, semua tahapan pendistribusian uap dilakukan (melalui spool), mengatur tenaga lokomotif dengan mengubah derajat pengisian (cut-off) uap ke dalam silinder 7 dan membalikkan 8 - memperoleh gerak mundur lokomotif.

Dalam beberapa kasus, untuk meningkatkan gaya traksi sementara (saat start dari keadaan diam dan menanjak), pada lokomotif uap, selain mesin uap utama, diperlukan alat bantu ( pemacu), memindahkan pekerjaan ke poros penyangga lokomotif atau ke poros tender.

Elemen lain dari mesin lokomotif:

Segel minyak— segel yang mencegah kebocoran uap;
Melewati- perangkat khusus yang terletak di spool box. Bypass tersebut berfungsi sebagai katup bypass ketika regulator ditutup (jika tidak ada pasokan uap) dan mencegah lokomotif melakukan pengereman oleh silinder saat meluncur.

Awak kapal

Ruang kru, atau menjalankan bingkai, bagian lokomotif terdiri dari rangka tempat dipasangnya ketel dan silinder, pasangan roda dengan kotak poros, pegas dengan penyeimbang dan bogie.

Bingkai- logam struktur penahan beban, di mana sisa bagian lokomotif dipasang;
Troli depan. Dalam banyak desain lokomotif, bogie depan digunakan desain yang kompleks, yang membantu lokomotif berbelok. Misalnya, pada lokomotif seri C, digunakan bogie Tsar-Krauss yang menggabungkan sepasang roda pelari dan penggerak depan. Dalam hal ini, pada saat berbelok, sumbu pelari berputar, dan pasangan penggerak menerima perpindahan lateral yang sesuai ke arah yang berlawanan.
Set roda penggerak. Pasangan ini terkena dampak langsung dari mesin tersebutdrawbar penggerak.
Pasangan roda kopling. Roda-roda ini diputar dari pasangan terdepan hinggadrawbar.

Pada bagian tengah semua pasangan roda penggerak dicor menjadi satu kesatuan penyeimbang untuk menyeimbangkan gaya inersia dari massa yang berputar secara eksentrik (engkol, jari, kembar, dan pada roda penggerak, sebagai tambahan, engkol balik dan bagian dari batang penghubung penggerak); Beban penyeimbang berlebih ditempatkan pada roda kopling untuk menyeimbangkan gaya inersia piston dan bagian batang penggerak.

Roda berjalan. Pelarinya ada 1 atau 2 pasang; di beberapa lokomotif bisa saja tidak ada (lokomotif rumus 0-Х-Х).
Mendukung rangkaian roda. Mereka ditempatkan di bawah bilik atau kotak api. Tergantung pada rumus aksialnya, mereka mungkin tidak ada. Lokomotif uap dengan set roda pendukung lebih cocok untuk mundur.
Kotak poros— tempat memasang ujung-ujung as roda.
Pegas adalah elemen elastis yang terletak di antara roda dan rangka. Pegas melunakkan getaran.

File:Pangkalan lokomotif uap.png

Suspensi pegas lokomotif uap: 1 - pegas; 2 — pos dukungan; 3 — suspensi pegas; 4 — penyeimbang; 5 - penyeimbang melintang

Kotak ditempatkan pada poros ( kotak poros), di mana bantalan ditempatkan bersentuhan dengan jurnal poros. Pelumas dituangkan ke dalam kotak gandar. Sebuah pegas bertumpu pada kotak gandar, dan ketika berosilasi, kotak gandar bergerak ke atas dan ke bawah dalam rangka. Pemandu kotak gandar dipasang pada potongan rangka: salah satu pemandu ini dibuat miring, dan sebuah baji (kotak gandar) ditempatkan di antara kotak gandar dan pemandu, yang dapat digunakan untuk mengatur jarak bebas. Untuk mendistribusikan beban dengan lebih baik pada masing-masing set roda, pegas dihubungkan satu sama lain penyeimbang.

Untuk rincian lebih lanjut tentang struktur kru dan formula aksial, lihat artikel Rumus aksial lokomotif uap

Halangan- alat untuk menghubungkan gerbong dan lokomotif menjadi kereta api.
penyangga— elemen yang terletak di titik kopling dan mencegah benturan tajam saat menghubungkan mobil.
Stan

Ada pengemudi di bilik ( kru lokomotif ) dan semua kendali lokomotif terkonsentrasi. Dia juga masuk ke stan bagian belakang kotak api dengan lubang sekrup untuk memuat bahan bakar.

Lembut

Lembut - gerbong khusus yang dipasang di bagian belakang lokomotif, yang berisi persediaan air dan bahan bakar untuk ketel uap. Seringkali ada tender desain standar dan digunakan dengan beberapa rangkaian lokomotif uap. Di beberapa lokomotif, tender juga memuat peralatan khusus untuk mengembunkan uap buang ( kondensor tender), pengumpan karbon otomatis.

Peralatan

Rem. Lokomotif tersebut sebagian besar dilengkapi dengan rem udara otomatis Westinghouse. Udara terkompresi dipompa oleh pompa uap-udara ke dalam tangki khusus, dan dari tangki tersebut udara disuplai ke silinder rem, sistem pengungkit yang terkait dengan bantalan rem. Ketika keran yang terletak di bilik dibuka, tekanan pada saluran udara umum kereta turun, dan bantalan ditekan ke roda oleh tekanan udara dari reservoir.
Speedometer, digerakkan oleh salah satu roda;
pirometer— alat untuk mengukur suhu uap super panas;
Bak pasir. Biasanya dipasang di atas boiler. Di kotak pasir ada yang diayak khusus pasir sungai, yang disuplai oleh tekanan uap ke roda saat start dan bergerak menanjak untuk meningkatkan gesekan antara roda dan rel.
Peluit. Lokomotif seri terbaru menggunakan peluit harmonik multinada.