परिमाणांसह मॉडेलिंगसाठी स्टीम लोकोमोटिव्हचे रेखाचित्र. टेबलवर ट्रेन. सामान्य रचना आणि स्टीम लोकोमोटिव्हच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत
स्टीम लोकोमोटिव्हमध्ये तीन मुख्य भाग असतात जे एका संपूर्ण भागामध्ये एकत्र केले जातात: बॉयलर, वाफेचे इंजिनआणि क्रू. टेंडर सहसा क्रूला कायमस्वरूपी जोडलेले असते, जे इंधन, पाणी, वंगण आणि साफसफाईचे साहित्य साठवण्यासाठी काम करते.
स्टीम लोकोमोटिव्हचे ऑपरेटिंग तत्त्व खालीलप्रमाणे आहे. दहन कक्ष A (Fig. 1) नावाच्या बॉयलरच्या भागात, इंधन जाळले जाते. शेगडी 29 वर जळणारे इंधनाचे ज्वलन वायू, कमान 3 भोवती वाकून, परिसंचरण पाईप्स 2 द्वारे समर्थित, फायर बॉक्स 4 च्या भिंती धुतात आणि मागील पाईप (फायर) शेगडी 5 च्या छिद्रातून आगीत प्रवेश करतात. 7 आणि 6 पाईप्सचा धूर करा आणि त्यांच्या भिंतींच्या पाण्यातून उष्णता द्या. समोरच्या ट्यूब शीट 11 च्या छिद्रातून स्मोक बॉक्स B मध्ये बाहेर पडल्यानंतर, वायू स्पार्क शील्ड्सभोवती फिरतात, स्पार्क अटक करणाऱ्या जाळी 16 मधून जातात आणि चिमणी 15 मधून वातावरणात बाहेर पडतात. शेगडीच्या छिद्रातून स्लॅग आणि राख राख पॅनमध्ये पडतात 28. बॉयलरमधील पाणी गरम केल्यामुळे तयार होणारी वाफ बॉयलरच्या भिंतींनी बंदिस्त जागेत पाण्याच्या वर गोळा केली जाते, ज्यामुळे त्याचा दाब हळूहळू वाढतो. , कामगारापर्यंत पोहोचत आहे.
लोकोमोटिव्हला गतीमध्ये सेट करण्यासाठी, नियामक 10 ड्राइव्ह 30 वापरून उघडला जातो आणि स्टीम हुड 9 मधून वाफ सुपरहीटर मॅनिफोल्डच्या संतृप्त स्टीम चेंबर 12 मध्ये प्रवेश करते. नंतर वाफ फ्लेम ट्यूबमध्ये असलेल्या सुपरहीटरच्या 5 नळ्यांमधून (घटक) वाहते. ज्वलन वायूंद्वारे गरम केल्याने, सुपरहीटरच्या घटकांमधील वाफेचे तापमान 400-450°C पर्यंत वाढते आणि या तापमानात ते सुपरहीटर मॅनिफोल्डच्या सुपरहीटेड स्टीम चेंबर 13 मध्ये प्रवेश करते, तेथून ते स्टीम इनलेट पाईप्स 14 मधून जाते. लोकोमोटिव्हच्या स्टीम इंजिनला.
20 सिलेंडर संभाव्य ऊर्जापिस्टन 21 च्या परस्पर हालचालींच्या यांत्रिक उर्जेमध्ये वाफेचे रूपांतर होते आणि संबंधित पिस्टन ड्रॉबार 22 आणि कपलिंग ड्रॉबार 23 ड्रायव्हिंग चाके फिरवतात 24. स्टीम इंजिनमध्ये संपलेली वाफ स्टीम एक्झॉस्ट पाईप्स 19 मधून बाहेर पडते. शंकू 18, बॉयलरमध्ये वायूंचा मसुदा तयार करतो आणि पुढे चिमणी 15 द्वारे वातावरणात ज्वलन वायूंचा समावेश होतो.
स्टीम लोकोमोटिव्हच्या क्रूमध्ये एक बॉयलर, एक स्टीम इंजिन, ड्रायव्हरचे बूथ 1 आहे आणि निविदा नसलेल्या लोकोमोटिव्हमध्ये इंधन आणि पाण्याच्या साठ्यासाठी टाक्या आहेत. स्टीम इंजिनच्या ऑपरेशन दरम्यान रेल्वेसह कॅरेजच्या ड्रायव्हिंग चाकांच्या परस्परसंवादामुळे ट्रॅक्शन फोर्स दिसू लागतो, जो लोकोमोटिव्ह आणि टेंडरमधील कपलिंग 27 द्वारे आणि नंतर स्वयंचलित कपलर 26 द्वारे कारवर परिणाम करतो. लोकोमोटिव्हशी जोडलेले आहे आणि त्यांना त्यासह हलण्यास भाग पाडते.
ट्रॅकच्या वक्र भागांवर उच्च गतीने रस्ता आणि सुरक्षिततेसाठी, हाय-स्पीड स्टीम लोकोमोटिव्ह समोरील बोगी (धावक) 40 ने सुसज्ज आहेत. रुंद आणि जड फायरबॉक्ससह उच्च-शक्तीच्या लोकोमोटिव्हमध्ये, क्रूला पूरक होते. मागील (सपोर्टिंग) बोगी 25, ज्यामध्ये लहान व्यासाची चाके आहेत, ज्यामुळे ती फायरबॉक्सच्या खाली ठेवता येते
इन-प्लांट आणि ऍक्सेस ट्रॅक सर्व्ह करण्यासाठी बनवलेले स्टीम लोकोमोटिव्ह औद्योगिक उपक्रम, निविदा (टँक लोकोमोटिव्ह) नाहीत.
लोकोमोटिव्हद्वारे वापरल्या जाणाऱ्या इंधनामध्ये असलेल्या उष्णतेच्या वितरणाचे दृश्य प्रतिनिधित्व अंजीर मध्ये दर्शविलेल्या आकृतीद्वारे दिले जाऊ शकते. 2.
भट्टी 1 मधील नुकसान, सरासरी 8% असा अंदाज आहे, त्यात रासायनिक आणि यांत्रिक जळलेले इंधन असते. रासायनिक अंडरबर्निंग सर्व कार्बन C ऑक्साईडमध्ये जाळण्याच्या अक्षमतेद्वारे स्पष्ट केले जाते—C0 2; कार्बनचा काही भाग, हवेच्या कमतरतेमुळे, कार्बन मोनोऑक्साइड CO मध्ये जळतो, कार्बनच्या संपूर्ण ऑक्सिडेशन दरम्यान सोडल्या जाणाऱ्या सर्व उष्णता सोडल्याशिवाय. यांत्रिक अंडरबर्निंगमध्ये भट्टीतून वायू आणि वायूंच्या प्रवाहासह जळत नसलेल्या लहान लहान कणांचा समावेश होतो, तसेच स्लॅगमध्ये प्रवेश होतो आणि शेगडीद्वारे राख पॅनमध्ये विशिष्ट प्रमाणात इंधन निकामी होते.
कोळसा फीडरच्या स्टीम इंजिनच्या ऑपरेशनसाठी, शेगडीवर कोळसा पसरवण्यासाठी, बॉयलरला पाणी पुरवठा करण्यासाठी, ज्वाला आणि धुराचे पाईप्स शुद्ध करण्यासाठी, वाफे-हवा पंप चालवण्यासाठी स्टीम 2 चा सेवा वापर, सरासरी 6.5%, आवश्यक आहे. आणि इलेक्ट्रिक जनरेटरच्या टर्बाइनला उर्जा देणे.
बॉयलर 3 च्या बाह्य कूलिंगचे नुकसान, सरासरी 1.5% च्या अंदाजानुसार, स्पष्टीकरण आवश्यक नाही. IN हिवाळा वेळबॉयलरच्या सभोवतालच्या हवेच्या तापमानात घट झाल्यामुळे ते वाढतात.
दुसरा सर्वात मोठा तोटा - एक्झॉस्ट गॅस 4 सह - सरासरी 17-18% घेतला जाऊ शकतो. एक्झॉस्ट गॅससह हवा गरम करून ते कमी केले जाऊ शकते.
सील आणि विविध सीलमधून स्टीम 5 ची अपरिहार्य गळती सहसा 5% गृहित धरली जाते. तथापि, लोकोमोटिव्ह आणि उच्च-गुणवत्तेच्या दुरुस्तीची काळजीपूर्वक काळजी घेतल्यास, हे नुकसान लक्षणीयरीत्या कमी केले जाऊ शकते.
सर्वात मोठे नुकसान म्हणजे एक्झॉस्ट स्टीम 6 मध्ये असलेल्या उष्णतेचे रिझर्व्ह स्टीम इंजिन सोडून; त्यांचे प्रमाण 52-53% आहे आणि फीड वॉटर गरम करण्यासाठी काही एक्झॉस्ट स्टीम वापरून, वाफेच्या वितरणाचे चांगले समायोजन आणि लोकोमोटिव्हचे योग्य नियंत्रण करून ते कमी केले जाऊ शकते.
घर्षण 7 मुळे मशीन आणि जर्नल्समध्ये यांत्रिक नुकसान 1.5-2% असा अंदाज आहे. ड्रॉबार मेकॅनिझम आणि एक्सल बॉक्समध्ये रोलिंग बेअरिंग्सच्या वापराव्यतिरिक्त, हे नुकसान काही प्रमाणात कमी केले जाऊ शकते. चांगली काळजी, घर्षण बिंदूंचे वेळेवर आणि योग्य स्नेहन.
सादर केलेल्या डेटावरून, हे स्पष्टपणे दिसते महान मूल्यकिफायतशीर इंधन वापर.
सामान्य साधनआणि स्टीम लोकोमोटिव्हच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत
लोकोमोटिव्हमध्ये खालील मुख्य भाग असतात (आकृती 4a पहा): स्टीम बॉयलर 2, स्टीम इंजिन 3, क्रँक यंत्रणा 4, क्रू भाग.
स्टीम लोकोमोटिव्हचे स्टीम बॉयलर हे इंधन (कोळसा) अंतर्गत रासायनिक उर्जेमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे. थर्मल ऊर्जाजोडी यात तीन मुख्य भाग असतात: फायरबॉक्स 1, बॉयलरचा दंडगोलाकार भाग 2 आणि स्मोक बॉक्स 7. फायरबॉक्स 1 च्या तळाशी एक शेगडी 8 आहे, ज्याद्वारे इंधनाच्या ज्वलनासाठी (ऑक्सिडेशन) आवश्यक हवा आत प्रवेश करते. फायरबॉक्स. फायरबॉक्सच्या मध्यभागी भिंतींच्या दोन पंक्ती आहेत - बाह्य आणि आतील. भिंतींच्या बाहेरील पंक्ती फायरबॉक्स केसिंग 9 बनवतात आणि आतील एक, जो रेफ्रेक्ट्री विटांनी बांधलेला असतो, फायरबॉक्स 10 बनवतो. भिंतींच्या दोन्ही पंक्ती कनेक्शनद्वारे एकमेकांशी जोडलेल्या असतात. फायरबॉक्सच्या मागील भिंतींमध्ये एक स्क्रू होल 11 बनविला जातो, ज्याद्वारे कोळसा शेगडीवर टाकला जातो. फायरबॉक्सची समोरची भिंत ट्यूब शीट 12 आहे.
बॉयलरचा बेलनाकार भाग बनलेला आहे स्टील शीट्स. यामध्ये स्मोक 13 आणि फ्लेम 14 पाईप्स आहेत, ज्याद्वारे गॅस भट्टीतून स्मोक बॉक्स 7 मध्ये जातात. फ्लेम पाईप्स 14 मध्ये, सुपरहीटर घटक अतिरिक्तपणे स्थापित केले जातात. धूर आणि ज्वालाच्या पाईप्सभोवती बॉयलरची संपूर्ण जागा पाण्याने भरलेली आहे.
बॉयलर 2 च्या दंडगोलाकार भागाच्या सर्वोच्च बिंदूवर स्टीम चेंबर 15 आहे. स्मोक बॉक्स 7 च्या वरच्या भागात एक पाईप 16 आहे ज्याद्वारे एक्झॉस्ट वायू काढून टाकल्या जातात.
अंजीर.4 लोकोमोटिव्हच्या सामान्य संरचनेचे आकृती आणि ऑपरेटिंग तत्त्व:
1 - फायरबॉक्स; 2 - स्टीम बॉयलर; 3 - स्टीम इंजिन; 4 - क्रँक यंत्रणा; 5 - ड्रायव्हिंग व्हील जोड्या; 6 - ड्रायव्हरची केबिन; 7 - धूर बॉक्स; 8 - शेगडी; 9 - फायरबॉक्स आवरण; 10 - फायर बॉक्स; 11 - स्क्रू भोक; 12-पाईप ग्रिड; 13 - धूर पाईप्स; 14 - ज्योत पाईप्स; 15 - स्टीम टाकी; 16 - एक्झॉस्ट गॅससाठी पाईप्स; 17 - स्लाइडर; 18 - फ्रेम; 19 - धावपटू व्हीलसेट; 20 - सपोर्टिंग व्हीलसेट; 21 - निविदा
स्टीम इंजिनच्या स्टीम इंजिन 3 मध्ये एक सिलेंडर, एक पिस्टन आणि एक रॉड असतो. स्टीम इंजिनचा पिस्टन रॉड स्लाइडर 17 शी जोडलेला आहे, ज्याद्वारे यांत्रिक ऊर्जा क्रँक यंत्रणा 4 मध्ये प्रसारित केली जाते.
लोकोमोटिव्हच्या क्रू भागामध्ये ड्रायव्हरचे केबिन 6, एक फ्रेम 18, एक्सल बॉक्ससह व्हीलसेट आणि स्प्रिंग सस्पेंशन असते. स्टीम लोकोमोटिव्हचे चाक संच विविध कार्ये करतात आणि त्यानुसार, म्हणतात: धावणारा 19, ड्रायव्हिंग 5 आणि 20 सपोर्टिंग.
एक अविभाज्य, जरी स्वतंत्र, मुख्य स्टीम लोकोमोटिव्हचा भाग निविदा 21 आहे, ज्यामध्ये इंधन, पाणी आणि स्नेहकांचे साठे तसेच कोळसा फीडिंग यंत्रणा आहे.
स्टीम लोकोमोटिव्हचे ऑपरेटिंग तत्त्व खालील गोष्टींवर आधारित आहे (आकृती 4, ब पहा). कोळसा फीडिंग यंत्रणेद्वारे टेंडर 21 पासून स्क्रू होल 11 द्वारे भट्टीच्या फायर बॉक्सच्या शेगडी 8 पर्यंत इंधनाचा पुरवठा केला जातो.
इंधनाचा कार्बन आणि हायड्रोजन हवेतील ऑक्सिजनशी संवाद साधतात, जे शेगडी 8 द्वारे फायरबॉक्समध्ये प्रवेश करतात - इंधनाच्या ज्वलनाची प्रक्रिया होते. परिणामी, इंधनाची अंतर्गत रासायनिक ऊर्जा (ICE) थर्मल एनर्जी (TE) मध्ये रूपांतरित होते, ज्याचा वाहक वायू असतो.
1000 - 1600 डिग्री सेल्सिअस तापमान असलेले वायू ज्वाला आणि धुराच्या पाईपमधून जातात आणि त्यांच्या भिंती गरम करतात. फायरबॉक्स आणि पाईप्सच्या भिंतींमधून उष्णता पाण्यात हस्तांतरित केली जाते. पाणी गरम करण्याच्या परिणामी, स्टीम तयार होते, जे बॉयलरच्या बेलनाकार भागाच्या शीर्षस्थानी गोळा होते. बॉयलरच्या स्टीम चेंबर 15 मधून, 1.5 MPa (15 kgf/cm2) चा दाब आणि सुमारे 220 °C तापमान असलेले वाफेचे इंजिन 3 मध्ये प्रवेश करते (आकृती 4, a पहा).
स्टीम इंजिनमध्ये, वाफेची उर्जा पिस्टनच्या अनुवादित हालचालीच्या यांत्रिक उर्जेमध्ये (ME) रूपांतरित होते (चित्र 4, b पहा). पुढे, रॉड आणि स्लाइडरद्वारे, ऊर्जा क्रँक यंत्रणेमध्ये हस्तांतरित केली जाते, जिथे ते टॉर्क एमकेमध्ये रूपांतरित होते, जे लोकोमोटिव्हच्या ड्रायव्हिंग व्हीलसेट चालवते. जेव्हा चाके रेल्वेशी संवाद साधतात, तेव्हा टॉर्क एमके फोर्स एफके (ड्रायव्हिंग फोर्स) मध्ये जाणवते, जे लोकोमोटिव्हची हालचाल सुनिश्चित करते.
स्टीम लोकोमोटिव्ह, सर्वप्रथम, त्यांच्या डिझाइनच्या साधेपणाद्वारे आणि म्हणूनच, ऑपरेशनमध्ये उच्च विश्वासार्हता, तसेच स्वस्त इंधन (कोळसा, पीट इ.) च्या वापराद्वारे वेगळे केले जाते. तथापि, या प्रकारच्या लोकोमोटिव्हचे अनेक गंभीर तोटे आहेत, जे इतर प्रकारच्या ट्रॅक्शनसह त्याची पुनर्स्थापना पूर्वनिर्धारित करतात: लोकोमोटिव्हची अत्यंत कमी कार्यक्षमता, कामाची उच्च श्रम तीव्रता लोकोमोटिव्ह क्रू, विशेषत: भट्टीतून स्लॅग काढताना, उच्च किंमत नियमित देखभालआणि स्टीम लोकोमोटिव्हच्या निर्मिती आणि चालविण्याच्या खर्चाच्या संबंधात बॉयलर दुरुस्ती, कोळशाचे साठे भरून न घेता एक लहान (100 - 150 किमी) आणि पाणी न घेता 70 - 80 किमी पर्यंत चालते.
स्टीम लोकोमोटिव्हच्या कमी कार्यक्षमतेची कारणे कोणती आहेत? कार्यरत लोकोमोटिव्हच्या स्टीम बॉयलरमध्ये उर्जा कमी होण्याच्या मुख्य मार्गांची यादी करूया:
· कोळशाचा काही भाग (लहान तुकडे), फायरबॉक्समध्ये प्रवेश करून, जळत नाही, परंतु शेगडीतून पडतो किंवा पाईपद्वारे वायूंसह वातावरणात सोडला जातो;
· बॉयलरच्या पृष्ठभागाच्या आणि आसपासच्या हवेच्या परस्परसंवादाच्या वेळी थर्मल ऊर्जेचे मोठे नुकसान, विशेषतः हिवाळ्यात;
पाईपमधून बाहेर पडणाऱ्या वायूंपासून, ज्यात पुरेसे आहे उच्च तापमान(सुमारे 400 °C|.
वायूपासून बॉयलरच्या पाण्यात उष्णता हस्तांतरणाच्या प्रक्रियेची कार्यक्षमता वाढविण्यासाठी, फ्लेम ट्यूब आणि बॉयलरची लांबी अनेक वेळा वाढवणे आवश्यक आहे, जे लोकोमोटिव्हच्या वजन आणि आकाराच्या मर्यादांमुळे तत्त्वतः अशक्य आहे. या कारणांमुळे, इंधनाच्या अंतर्गत रासायनिक उर्जेपैकी केवळ 50-60% वाफेच्या इंजिनच्या बॉयलरमध्ये वाफेच्या निर्मिती आणि सुपरहिटिंगमध्ये जाते. परिणामी, भट्टी आणि बॉयलरची एकत्रित कार्यक्षमता 50-60% आहे (आकृती 4, ब पहा).
आणि, शेवटी, स्टीम लोकोमोटिव्ह इंजिनची मूलभूत कमतरता म्हणजे त्यांची कार्यक्षमता 15 - 20% पेक्षा जास्त साध्य करणे अशक्य आहे. स्टीम, काम करणे, i.e. पिस्टन हलवताना, त्याचा दाब वायुमंडलीय दाबाइतका होईपर्यंत त्याचा आवाज वाढवणे आवश्यक आहे. हे करण्यासाठी, सिलेंडरमधील पिस्टनचा कार्यरत स्ट्रोक वारंवार वाढवणे आवश्यक आहे, जे लोकोमोटिव्हचे वजन आणि आकार मर्यादा लक्षात घेऊन करणे अशक्य आहे. घरगुती स्टीम लोकोमोटिव्हवर 12 - 14% ची स्टीम इंजिन कार्यक्षमता मूल्ये साध्य करणे प्रत्यक्षात शक्य होते.
सर्वसाधारणपणे, ऊर्जा साखळीच्या वैयक्तिक घटकांच्या कार्यक्षमतेच्या उत्पादनाद्वारे निर्धारित केलेल्या स्टीम लोकोमोटिव्हची कार्यक्षमता 5 - 7% असू शकते, म्हणजे. प्रत्येक 100 टन कोळशांपैकी फक्त 5 - 7 टन कोळशाचा वापर प्रेरक शक्ती निर्माण करण्यासाठी केला जातो, बाकीचा कोळसा अपरिहार्यपणे गमावला जातो (गरम आणि प्रदूषणासाठी वापरला जातो. वातावरण).
लोकोमोटिव्ह ट्रॅक्शनची कार्यक्षमता कोणत्या मार्गांनी वाढवता येते?
प्रथम. स्वतंत्र स्टीम इंजिनचे बॉयलर एकत्र करून जमिनीवर ठेवल्यास, ते वातावरणापासून थर्मल इन्सुलेटेड असतात (इमारत बांधतात), बॉयलरमधील वाफेचा दाब लक्षणीयरीत्या वाढतो आणि स्टीम इंजिन अधिक किफायतशीर इंजिनने बदलले जाते, उदाहरणार्थ, स्टीम टर्बाइन, ज्याची उर्जा इलेक्ट्रिक जनरेटरमध्ये हस्तांतरित केली जाते, त्यानंतर परिणामी आपल्याला मिळते थर्मल पॉवर प्लांट. त्यातून, विद्युत उर्जा लोकोमोटिव्हमध्ये हस्तांतरित केली जाऊ शकते, त्यांचे व्हील सेट इलेक्ट्रिक मोटर्ससह सुसज्ज करतात. अशा प्रकारे कर्षणासाठी इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्ह - इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्ह - वापरण्याची कल्पना उद्भवली.
दुसरा. जर बाह्य ज्वलन स्टीम पॉवर प्लांट (बॉयलर आणि स्टीम इंजिन) ऐवजी तुम्ही लोकोमोटिव्हवर इंजिन लावले तर अंतर्गत ज्वलन- तुम्हाला डिझेल लोकोमोटिव्ह मिळेल; जर गॅस टर्बाइन इंजिन गॅस टर्बाइन लोकोमोटिव्ह असेल; आण्विक अणुभट्टी- आण्विक लोकोमोटिव्ह.
आणि तिसरा. स्टीम इंजिन आणि क्रँक यंत्रणा स्टीम इंजिनवर टर्बोजनरेटर (स्टीम टर्बाइन आणि इलेक्ट्रिक जनरेटर) ने बदलल्यास आणि व्हील जोड्या इलेक्ट्रिक मोटर्सने सुसज्ज केल्यास, स्टीम टर्बाइन लोकोमोटिव्ह दिसेल.
वरील प्रकारच्या लोकोमोटिव्हची सामान्य रचना आणि ऑपरेटिंग तत्त्वे पुढील परिच्छेदांमध्ये चर्चा केली जातील.
स्टीम लोकोमोटिव्ह, ज्याची रचना आज इतर तंत्रज्ञानाच्या तुलनेत आदिम आहे, अजूनही काही देशांमध्ये वापरली जाते. ते इंजिन म्हणून वाफेचे इंजिन वापरणारे स्वायत्त लोकोमोटिव्ह आहेत. अशा प्रकारचे पहिले लोकोमोटिव्ह 19 व्या शतकात दिसू लागले आणि त्यांनी अनेक देशांच्या अर्थव्यवस्थांच्या विकासात महत्त्वाची भूमिका बजावली.
स्टीम लोकोमोटिव्हचे डिझाइन सतत सुधारले गेले, परिणामी नवीन डिझाइन्स क्लासिकपेक्षा खूप भिन्न होत्या. अशा प्रकारे गीअर्स, टर्बाइन आणि टेंडरशिवाय मॉडेल तयार झाले.
स्टीम लोकोमोटिव्हचे ऑपरेटिंग तत्त्व आणि डिझाइन
या वाहतुकीच्या डिझाइनमध्ये भिन्न बदल आहेत हे असूनही, त्या सर्वांचे तीन मुख्य भाग आहेत:
- स्टीम इंजिन;
- बॉयलर;
- चालक दल
स्टीम बॉयलरमध्ये वाफेचे उत्पादन केले जाते - हे युनिट उर्जेचा प्राथमिक स्त्रोत आहे आणि स्टीम हे मुख्य कार्यरत द्रव आहे. स्टीम इंजिनमध्ये, ते पिस्टनच्या परस्पर यांत्रिक हालचालीमध्ये रूपांतरित होते, जे क्रँक यंत्रणेच्या मदतीने, रोटेशनलमध्ये रूपांतरित होते. याबद्दल धन्यवाद, लोकोमोटिव्हची चाके फिरतात. स्टीम एक वाफे-हवा पंप, एक स्टीम टर्बाइन जनरेटर देखील चालवतो आणि शिट्टीमध्ये वापरला जातो.
वाहनाच्या कॅरेजमध्ये एक चेसिस आणि एक फ्रेम असते आणि ते जंगम बेस असते. स्टीम लोकोमोटिव्हच्या डिझाइनमध्ये हे तीन घटक मुख्य आहेत. वाहनाला टेंडर देखील जोडलेले आहे - एक वॅगन जी कोळसा (इंधन) आणि पाणी साठवण्याची सुविधा म्हणून काम करते.
स्टीम बॉयलर
स्टीम लोकोमोटिव्हच्या डिझाइन आणि ऑपरेटिंग तत्त्वाचा विचार करताना, आपल्याला बॉयलरपासून प्रारंभ करणे आवश्यक आहे, कारण हा ऊर्जेचा प्राथमिक स्त्रोत आहे आणि या मशीनचा मुख्य घटक आहे. या घटकास विशिष्ट आवश्यकता आहेत: विश्वसनीयता आणि सुरक्षितता. इन्स्टॉलेशनमधील स्टीम प्रेशर 20 किंवा त्याहून अधिक वातावरणापर्यंत पोहोचू शकतो, ज्यामुळे ते व्यावहारिकरित्या स्फोटक बनते. सिस्टमच्या कोणत्याही घटकाच्या खराबीमुळे स्फोट होऊ शकतो, ज्यामुळे मशीनला त्याच्या उर्जा स्त्रोतापासून वंचित केले जाईल.
तसेच, हा घटक व्यवस्थापित करणे, दुरुस्ती करणे, देखरेख करणे आणि लवचिक असणे आवश्यक आहे, म्हणजेच, भिन्न इंधनांसह (अधिक किंवा कमी शक्तिशाली) कार्य करण्यास सक्षम असणे आवश्यक आहे.
फायरबॉक्स
बॉयलरचा मुख्य घटक भट्टी आहे, जिथे ते जळतात घन इंधन, जे कार्बन फीडर वापरून दिले जाते. मशीन चालू असल्यास द्रव इंधन, नंतर ते नोजलद्वारे दिले जाते. ज्वलनामुळे बाहेर पडणारे उच्च-तापमान वायू फायरबॉक्सच्या भिंतींमधून पाण्यामध्ये उष्णता हस्तांतरित करतात. मग वायू, देणे बहुतेकपाण्याचे बाष्पीभवन आणि संतृप्त वाफ गरम करण्यासाठी उष्णता चिमणी आणि स्पार्क अटक करणारे उपकरणाद्वारे वातावरणात सोडली जाते.
बॉयलरमध्ये निर्माण होणारी वाफ स्टीम बेलमध्ये (वरच्या भागात) जमा होते. जेव्हा वाफेचा दाब 105 Pa च्या वर पोहोचतो, तेव्हा एक विशेष सुरक्षा झडप ते सोडते, वातावरणात जादा सोडते.
दाबाखाली गरम वाफेचा पुरवठा स्टीम इंजिनच्या सिलेंडर्सना पाईप्सद्वारे केला जातो, जेथे तो पिस्टन आणि कनेक्टिंग रॉड आणि क्रँक यंत्रणेवर दाबतो, ज्यामुळे ड्राइव्ह एक्सल फिरते. एक्झॉस्ट स्टीम चिमणीत प्रवेश करते, धूर बॉक्समध्ये व्हॅक्यूम तयार करते, ज्यामुळे बॉयलर फायरबॉक्समध्ये हवेचा प्रवाह वाढतो.
ऑपरेशन योजना
म्हणजेच, जर आपण सर्वसाधारणपणे ऑपरेशनच्या तत्त्वाचे वर्णन केले तर सर्वकाही अत्यंत सोपे दिसते. स्टीम लोकोमोटिव्हचे आकृती कसे दिसते ते लेखात पोस्ट केलेल्या फोटोमध्ये पाहिले जाऊ शकते.
स्टीम बॉयलर इंधन बर्न करते, जे पाणी गरम करते. पाण्याचे वाफेमध्ये रूपांतर होते आणि ते जसजसे गरम होते तसतसे प्रणालीतील वाफेचा दाब वाढतो. जेव्हा ते उच्च मूल्यापर्यंत पोहोचते, तेव्हा ते सिलेंडरमध्ये दिले जाते जेथे पिस्टन असतात.
पिस्टनवरील दाबामुळे, धुरा फिरतो आणि चाके गतिमान होतात. विशेष सुरक्षा झडपाद्वारे अतिरिक्त वाफ वातावरणात सोडली जाते. तसे, नंतरची भूमिका अत्यंत महत्वाची आहे, कारण त्याशिवाय बॉयलर आतून फुटला असता. स्टीम लोकोमोटिव्हची बॉयलर रचना अशी दिसते.
फायदे
इतर प्रकारांप्रमाणे, त्यांचे काही फायदे आणि तोटे आहेत. फायदे खालीलप्रमाणे आहेत:
- डिझाइनची साधेपणा. लोकोमोटिव्हचे स्टीम इंजिन आणि त्याच्या बॉयलरच्या साध्या डिझाइनमुळे, अभियांत्रिकी आणि धातूशास्त्रीय वनस्पतींमध्ये उत्पादन स्थापित करणे कठीण नव्हते.
- ऑपरेशन मध्ये विश्वसनीयता. नमूद केलेल्या डिझाइनची साधेपणा सुनिश्चित करते उच्च विश्वसनीयतासंपूर्ण प्रणालीचे कार्य. तोडण्यासाठी व्यावहारिकदृष्ट्या काहीही नाही, म्हणूनच स्टीम लोकोमोटिव्ह 100 वर्षे किंवा त्याहून अधिक काळ चालतात.
- प्रारंभ करताना शक्तिशाली कर्षण.
- वापरण्याची शक्यता विविध प्रकारइंधन
पूर्वी, "सर्वभक्षी" अशी एक गोष्ट होती. हे स्टीम इंजिनवर लागू केले गेले आणि या मशीनसाठी इंधन म्हणून लाकूड, पीट, कोळसा आणि इंधन तेल वापरण्याची शक्यता निश्चित केली गेली. काहीवेळा लोकोमोटिव्ह औद्योगिक कचऱ्याने गरम केले जातात: विविध भूसा, धान्य भुसे, लाकूड चिप्स, दोषपूर्ण धान्य आणि वापरलेले वंगण.
अर्थात, मशीनची कर्षण क्षमता कमी केली गेली, परंतु कोणत्याही परिस्थितीत यामुळे महत्त्वपूर्ण बचत होऊ शकते, कारण क्लासिक कोळसा अधिक महाग आहे.
दोष
काही तोटे देखील होते:
- कमी कार्यक्षमता. अगदी प्रगत वाफेच्या इंजिनांवरही, कार्यक्षमता 5-9% होती. स्टीम इंजिनची कमी कार्यक्षमता (सुमारे 20%) लक्षात घेता हे तार्किक आहे. अकार्यक्षम इंधन ज्वलन, बॉयलरमधून सिलेंडर्समध्ये वाफेच्या उष्णतेच्या हस्तांतरणादरम्यान उष्णतेचे मोठे नुकसान.
- इंधन आणि पाण्याच्या प्रचंड साठ्याची गरज आहे. शुष्क भागात (उदाहरणार्थ, वाळवंटात), जिथे पाणी मिळणे कठीण आहे अशा ठिकाणी मशीन चालवताना ही समस्या विशेषतः संबंधित बनली. अर्थात, थोड्या वेळाने ते एक्झॉस्ट स्टीमच्या कंडेन्सेशनसह स्टीम लोकोमोटिव्ह घेऊन आले, परंतु यामुळे समस्येचे पूर्णपणे निराकरण झाले नाही, परंतु ते केवळ सोपे झाले.
- जळत्या इंधनाच्या उघड्या आगीमुळे आगीचा धोका. हा गैरफायदा अनफायर्ड स्टीम लोकोमोटिव्हवर उपस्थित नाही, परंतु त्यांची श्रेणी मर्यादित आहे.
- वातावरणात धूर आणि काजळी सोडली. जेव्हा वाफेचे इंजिन लोकवस्तीच्या भागात फिरते तेव्हा ही समस्या गंभीर बनते.
- वाहनाची देखभाल करणाऱ्या संघासाठी कठीण परिस्थिती.
- दुरुस्तीची श्रम तीव्रता. स्टीम बॉयलरमध्ये काहीतरी खराब झाल्यास, दुरुस्तीसाठी बराच वेळ लागतो आणि गुंतवणूकीची आवश्यकता असते.
त्यांच्या उणिवा असूनही, वाफेचे इंजिन अत्यंत मूल्यवान होते, कारण त्यांच्या वापराने उद्योगाची पातळी लक्षणीयरीत्या उंचावली. विविध देश. अर्थात, अधिक आधुनिक अंतर्गत ज्वलन इंजिन आणि इलेक्ट्रिक मोटर्सच्या उपस्थितीमुळे अशा मशीन्सचा वापर आज प्रासंगिक नाही. तथापि, हे स्टीम इंजिन होते ज्याने रेल्वे वाहतुकीच्या निर्मितीचा पाया घातला.
शेवटी
आता तुम्हाला स्टीम लोकोमोटिव्ह इंजिनची रचना, त्याची वैशिष्ट्ये, ऑपरेशनचे साधक आणि बाधक माहित आहेत. तसे, आज ही मशीन्स अजूनही अविकसित देशांच्या रेल्वेवर वापरली जातात (उदाहरणार्थ, क्युबा). 1996 पर्यंत ते भारतातही वापरले जात होते. IN युरोपियन देश, यूएसए, रशिया, या प्रकारची वाहतूक केवळ स्मारके आणि संग्रहालय प्रदर्शनांच्या स्वरूपात अस्तित्वात आहे.
रेल्वे स्टेशन मॉडेलिंग सर्कलमध्ये टेंडर, कॅरेज, पिण्याच्या टाकी आणि मालवाहतूक प्लॅटफॉर्मसह स्टीम लोकोमोटिव्ह असलेली रेल्वे ट्रेन तयार केली गेली. तरुण तंत्रज्ञउत्तर कॉकेशियन रेल्वे. व्ही.एम. लॉसित्स्की यांच्या मार्गदर्शनाखाली कनिष्ठ शालेय मुलांनी बनवले होते.
ही मॉडेल्स सोपी आहेत आणि शाळेच्या तांत्रिक मंडळात किंवा तरुण तंत्रज्ञांच्या स्टेशनवरील तांत्रिक मॉडेलिंग मंडळांमध्ये सहजपणे बनवता येतात.
आम्ही लोडिंग टाकी आणि मालाच्या प्लॅटफॉर्मसाठी रेखाचित्रे आणि नमुने देत नाही, परंतु असे सुचवितो की हे भाग तुम्ही स्वतः बनवा.
यासाठी लागणारी साधने आणि साहित्य म्हणजे मिलिमीटर रुलर, पेन्सिल, कंपास, जिगसॉ, फाइल, सुई फाइल्स, सँडपेपर आणि पेंट्स. प्लायवुड 3 मिमी जाड असल्यास कनेक्टिंग ग्रूव्ह आणि जोडांचे परिमाण दर्शवितात, जर प्लायवुड जाड असेल तर त्यानुसार परिमाण बदलतील (स्केल 1: 2).
लोकोमोटिव्ह बॉयलर आणि टँक बॉडी बनवण्यासाठी, तुम्ही प्रथम बॉयलर आणि टँक बॉडीच्या व्यासाशी जुळणारे मँडरेल पीसणे किंवा निवडणे आवश्यक आहे. लोकोमोटिव्ह बॉयलरसाठी रिक्त स्थानाचा आकार 220X134 मिमी आहे. मग ते जाड कागदात किंवा पातळ पुठ्ठ्यात दोन किंवा तीन थरांमध्ये गुंडाळले जाते. ग्लूइंग करण्यापूर्वी, पुठ्ठा किंचित ओलसर केला जातो आणि मॅन्डरेलवर कोरडा होऊ दिला जातो, नंतर सिलेंडरला चिकटवल्यानंतर गोंद, वाळू आणि पेंट केले जाते.
लोकोमोटिव्ह ड्रॉबार, एक चिमणी, एक सर्चलाइट आणि एक शिट्टी हातातील कोणत्याही सामग्रीमधून रेखाचित्रातील परिमाणांनुसार बनविली जाते: सेल्युलोइड, जाड पुठ्ठा, व्हॉटमन पेपर. कॅरेज आणि लोकोमोटिव्ह बूथचे छप्पर जाड पुठ्ठा किंवा प्लायवुड 1 मिमी जाड बनलेले आहेत.
ट्रेन मॉडेलचे काही भाग चिकटवण्यासाठी, तुम्ही पीव्हीए गोंद (पॉलीविनाइल एसीटेट इमल्शन), नायट्रो वार्निश एनटीएस-५५१ (इनॅमल) वापरू शकता. समान अक्षरे कनेक्शन बिंदू दर्शवतात.
पासून रेल्वे ट्रॅक बनवता येईल कण बोर्ड, स्लीपर - प्लायवुड किंवा पॉलिस्टीरिन शीटपासून, रेल - पाइन स्लॅट्स 3X5 किंवा 4x4 मिमी किंवा पॉलिस्टीरिन शीटमधून.
ट्रेनचे मॉडेल, ज्यामध्ये स्टीम लोकोमोटिव्ह, प्रवासी कार, एक टाकी आणि मालवाहतूक प्लॅटफॉर्म असते आणि विविध सामग्रीपासून बनविलेले असते: लाकूड, प्लायवुड, पेंटिंग करण्यापूर्वी फाइल किंवा सुई फाइलसह प्रक्रिया करणे आवश्यक आहे. सँडपेपर. गोंद सह burrs आणि cracks भरा.
मग ते पेंटिंग सुरू करतात. पेंट करण्यासाठी ब्रश पृष्ठभागावर 45-50° च्या कोनात धरला पाहिजे. ब्रशच्या हालचाली हलक्या आणि मुक्त असाव्यात. ऑइल पेंट्ससह मॉडेल कव्हर करताना, स्ट्रोक सहसा प्रथम लांबीच्या बाजूने लागू केले जातात, नंतर ओलांडून आणि पुन्हा लांबीच्या बाजूने. या प्रकरणात, आपल्याला पेंट समान रीतीने जाईल याची खात्री करणे आवश्यक आहे. पातळ थरआणि ठिबकशिवाय. तेल पेंटसहसा 2-3 थरांमध्ये ठेवा. मागील एक कोरडे केल्यानंतर प्रत्येक पुढील स्तर लागू केला जातो.
मॉडेलसाठी शिफारस केलेले पेंट रंग: निविदा, बॉयलरसह लोकोमोटिव्ह, चिमणी, वाफेची टाकी, लोकोमोटिव्हच्या फ्रेम्स, टेंडर, कॅरेज, पायऱ्या, बफर प्लेट्स, लोकोमोटिव्हचा पुढचा प्लॅटफॉर्म आणि चाकांचा आतील पृष्ठभाग, डेक, पायऱ्या, प्लॅटफॉर्म - काळा; ट्रेन व्हील बँड (रिम) - पांढरा; लोकोमोटिव्हचे व्हील रिम्स आणि फ्रंट बीम लाल आहेत; लोकोमोटिव्हचा साइड प्लॅटफॉर्म, ड्रायव्हरचा बूथ, सिलिंडरची बाजू, टेंडर, हॅचेस, ट्रेन कॅरेज - हिरवा; लोकोमोटिव्हच्या बॉयलरच्या कपलिंग हूप्स आणि सर्चलाइट्सला कांस्य रंगाने कोट करा; गाडीचे छप्पर आणि ड्रायव्हरचे बूथ राखाडी किंवा गडद तपकिरी आहेत; गाडीच्या सजावटीच्या रेखांशाचे पट्टे पिवळे आहेत.
कारच्या खिडक्या झाकून ठेवा आतपारदर्शक प्लास्टिक फिल्म आणि आतील बाजू पांढर्या पेंटने रंगवा. खिडकीच्या पडद्याचे अनुकरण करणे.
डी. कुडिनोव्ह, रोस्तोव-ऑन-डॉन
स्टीम लोकोमोटिव्हची प्रतिमा क्लिक करण्यायोग्य आहे
स्टीम लोकोमोटिव्ह उच्च दाब वाफेची ऊर्जा वापरते. ही अतिउष्ण वाफ पिस्टनची मालिका ढकलते, जी कनेक्टिंग रॉडच्या मदतीने (खालील चित्र) चाके फिरवते. स्टीम लोकोमोटिव्हच्या डिझाइनची सापेक्ष साधेपणा आणि विश्वासार्हता यामुळे 1800 च्या दशकाच्या सुरुवातीस पहिले लोकोमोटिव्ह दिसल्यापासून ते दुसरे महायुद्ध संपेपर्यंत वाहतुकीचे सर्वात लोकप्रिय साधन बनले.
भारत आणि चीनमध्ये अजूनही स्टीम इंजिनचा वापर मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. तथापि, त्यांचा मुख्य गैरसोय कमी गुणांक आहे उपयुक्त क्रिया: सर्वोत्तम वाफेच्या इंजिनमध्येही, कोळशाच्या ज्वलनाच्या वेळी सोडल्या जाणाऱ्या उर्जेच्या 6 टक्क्यांपेक्षा जास्त ऊर्जा गती उर्जेमध्ये रूपांतरित होत नाही.
आधुनिक मध्ये वाफेचे इंजिनज्वलनासाठी कोळसा टेंडरमधून फायरबॉक्सला स्वयंचलितपणे पुरवला जातो. जेथे ते सुमारे 2550 डिग्री फॅरेनहाइट (जे 1400 डिग्री सेल्सिअसशी संबंधित) तापमानात जळते. थंड पाणी, जे टेंडरमध्ये देखील साठवले जाते, स्टीम बॉयलरमध्ये दोनदा गरम केले जाते आणि अतिउष्ण उच्च-दाब स्टीममध्ये बदलते. ही वाफ, नंतर सिलिंडरमध्ये प्रवेश करते, पिस्टन हलवते आणि ट्रेनची चाके फिरवते. वाफेचा काही भाग, थंड होऊन, परत पाण्यात वळतो आणि स्टीम बॉयलरकडे परत येतो. उर्वरित वाफ चिमणीच्या माध्यमातून बाहेर सोडली जाते.
उष्णता संरक्षण
पिस्टनवर काम केलेली वाफ अजूनही गरम आहे. काही लोकोमोटिव्ह डिझाइनमध्ये, एक्झॉस्ट स्टीमचा काही भाग प्रीहीटिंगसाठी वापरला जातो थंड पाणी- हे पाणी स्टीम बॉयलरमध्ये जाण्यापूर्वी.
तापमानात वाढ
वॉटर ट्यूब बॉयलरमधील उबदार पाणी फायरबॉक्सच्या सभोवतालच्या पाईप्समधून जाते आणि वाफेमध्ये बदलते. ही वाफ नंतर भट्टीच्या आतील इतर पाईप्समधून जाते.
वाफेवर चालणारा पिस्टन
डावा पिस्टन वाल्व उघडतो आणि स्टीम वाहतो उच्च दाबसिलेंडरमध्ये बसते (वरील चित्रात (1) दर्शविल्याप्रमाणे). वाफेमुळे पिस्टन उजवीकडे सरकतो आणि चाक वळते (2.). डावा वाल्व नंतर बंद होतो. उजवा वाल्व्ह उघडतो आणि ताजी वाफ पिस्टनच्या दुसऱ्या बाजूला प्रवेश करते (3). आता, वाफेच्या ऊर्जेच्या प्रभावाखाली, पिस्टन त्याच्या मूळ स्थितीत परत येतो, ज्यामुळे चाक या वेळेपर्यंत एक क्रांती घडवून आणते (4). मग सर्वकाही पुन्हा पुन्हा पुनरावृत्ती होते.
