Lokomotivní parní stroj
.jpg)
Lokomotivní parní stroj je specializovaný druh parního stroje. Základní uspořádání (válec s pístem pohánějící přes ojnici a kliku kolo) je sice stejné, ale proti například stabilním parním strojům musí mít některé zvláštní vlastnosti.
Vlastnosti
Lokomotivní parní stroje musí splňovat následující:
- rozjezd z libovolné polohy
- nesmí vytvářet velké vibrace
- spolehlivost funkce v prostředí, kde dochází k rázům
- zajištění pohonu pro více náprav
- splňuje požadavek reverzace chodu (chod tam i zpět)
- pracuje v širokém rozsahu pracovních režimů i otáček (rozjezd, jízda s různou zátěží, jízda do kopce...)
Problém rozjezdu z místa se podařilo vyřešit hned na počátku: lokomotivní stroje byly dvojčinné, obvykle dvouválcové s klikami posunutými o 90 stupňů, řidčeji tří- a čtyřválcové. Díky tomu neexistovala mrtvá poloha stroje. Nepříjemnou vlastností uspořádání se dvěma válci ale byla nemožnost vyvážit všechny oscilující hmoty a tím zlikvidovat vibrace. Pro relativně pomalé lokomotivy to nebyl problém a pozdější rychlíkové stroje byly kvůli tomu vyráběny v trojválcovém (trojčinném) uspořádání (které již vyvážit lze).
Pohon většího počtu náprav zpočátku neexistoval, protože lokomotivy měly většinou poháněnou jen jednu nápravu. Při postupně se zvyšující zátěži byl tento požadavek řešen spřahováním dvojkolí obvykle pomocí soustavy spojnic. Protože ale tento způsob narážel na požadavek hladkého průjezdu oblouků, byly konstruovány nejrůznější druhy pojezdů.
Reverzace a pracovní režimy stroje byla oblast, kterou konstruktéři řešili několik desítek let. Výsledkem jejich práce byly postupně se zdokonalující lokomotivní rozvody.
Řez parním strojem lokomotivy Rocket
Lokomotivní parní stroj v řezu (funkční model). Spodní žlutě vybarvený prostor je válec, horní menší je šoupátková komora.
Uspořádání válců pro tříválcovou lokomotivu. Střední válec je výš, aby se ojnice, připojená ke klice druhé nápravy, vyhnula první spřažené nápravě.
Lokomotivní parní stroj
s Heusingerovým rozvodem
Heusinger vytvořil tento rozvod nezávisle na Walschaertsovi. Na obrázku je stroj s pístovým šoupátkem a vnějším vstupem páry. Tato konstrukce vnitřního rozvodu umožnila použít stejný vnější rozvod, jako pro ploché šoupátko
- Kulisa
- Protiklika. Je nasazena na klikovém mechanismu ojnice, proti němu posunuta o 90°.
- Prodloužená šoupátková tyč. Změnou její polohy proti kulise lze měnit plnění válce a směr jízdy
- Předstihová páka. Skládá dohromady pohyb křižáku a prodloužené šoupátkové tyče pro získání předstihu plnění.
- Křižák.
- Šoupátková komora s pístovým šoupátkem. Pohyb je řízen pohybem předstihové páky
- Válec parního stroje s pístem
- Ovládací páka rozvodu. Strojvedoucí nastavuje polohu prodloužené šoupátkové tyče proti kulise a tím i parametry (plnění a směr jízdy) práce parního stroje
s Walschaertsovým rozvodem
Konstruktérem tohoto rozvodu je Egide Walschaerts, belgický inženýr a mechanik, který tento rozvod zkonstruoval v roce 1844 nezávisle na Heusingerovi (rozvody jsou prakticky totožné). Na obrázku je rozvod s vnitřním vstupem páry, který je pro při použití pístového šoupátka výhodnější.
Popis obrázku:
- Excentr, excentrická klika, protiklika. Je nasazena na klikovém mechanismu ojnice, proti němu posunuta o 90°.
- Tyč exentru, pohybuje kulisou.
- Ovládací páka rozvodu. Strojvedoucí nastavuje polohu prodloužené šoupátkové tyče proti kulise a tím i parametry (plnění a směr jízdy) práce parního stroje.
- Zvedací tyč
- Zvedací rameno
- Reverzační rameno
- Kulisa řízení expanze
- Prodloužená šoupátková tyč, změnou její polohy proti kulise lze měnit plnění válce a směr jízdy
- Křižák
- Táhlo šoupěte
- Spojovací táhlo křižáku a předstihové páky.
- Předstihová páka - skládá dohromady pohyb křižáku a prodloužené šoupátkové tyče pro získání předstihu plnění
- Šoupátková komora
- Šoupě
- Na animovaných obrázcích je červenou barvou zobrazena tlaková pára, modrou barvou pára vytlačována do volného prostoru.
Reverzace chodu parního stroje
- Reverzace (změna směru) chodu parního stroje se provádí za klidu přestavením rozvodu. Je přestavena kulisa a tím je změněna závislost polohy šoupátka na poloze kliky. Stroj se znovu rozběhne tak, že na stranu pístu, kde byla pára vytlačována do volného prostoru je přiváděna tlaková pára a naopak.
Pomocná zařízení, součásti a výstroj lokomotivního parního stroje
- Píst parního stroje
- Mazací lis - zajišťuje dodávku oleje pro mazání. Od mazacího lisu je olej dopravován k šoupátkové komoře, kde je rozstřikován.
- Odvodňovací ventil - je umístěn v nejnižším místě na válci poblíž jeho víka. Obsluha jej otevírá při rozjezdu, aby voda, která vznikla kondenzací páry ve studeném stroji, nepoškodila stroj.
- Pojistný ventil - je umístěn na válci nebo jeho víku. Pokud přesáhne tlak nastavenou hodnotu, otevře se a zabrání tak poškození stroje. U strojů s plochým šoupátkem plní stejnou úlohu samotné šoupátko.
- Parní regulátor
- Šoupátko
- Šoupátková komora
- Ucpávka
Související články
Média použitá na této stránce
Autor: Původně soubor načetl WHell na projektu Wikipedie v jazyce němčina, Licence: CC BY-SA 3.0
cylinder of steam engine cut for better view
Autor: Panther, Licence: CC BY-SA 3.0
Steam locomotive wheels, valve & engine animation.
Walschaerts valve gear (mechanism for moving the valve in a steam engine).
Item 2 is a crank outside of the main crankpin. Its "timing" is a quarter turn away from the power crankpin. This provides the main force to move the valve.
Item 1 is pivoted (little dot, just below the callout arrow) to the frame (light gray) in the middle, so it rocks back and forth. It has a groove (inside; not shown) along its length, which carries a sliding block, pivoted on the left end of link 3. The engineer moves pushrod 8 left and right to move link 3 up and down.
If the link is below center, the engine moves backwards. If the link is near to the center, steam is conserved for ordinary running when up to speed.
The short link below the numeral 3 (not the arrow) that seems to point up into the air "from the wheel edge" is pivoted on the frame (not shown) at its upper end. It supports the rest of the links below it. The right end of link 3, therefore, doesn't move up and down much; its sidewise motion operates the valve.
Item 4 is the crosshead, the sliding piece that guides the piston rod. (Callout 4 also points to a link that improves valve timing.)
Note the typically-European piston rod -- it's very long, and unlike American (and some other) designs, it extends out front (to the right). The other types of locos. don't have any piston rod to the right side of the piston.
Item 5 is the pivot where the main connecting rod (long groove. shown, to make it lighter) connects to the crosshead.
Item 6 is the cylinder and valve block. Pinkish color is steam from the boiler. Exhaust is white. The valve is a pair of black vertical stripes, connected together. (It's shaped something like a spool.)
As shown (without animation), steam is going into the right side of the cylinder (Item 7), pushing the piston to the left. The piston rod pushes the crosshead, which pushes the main connecting rod. (The piston is in the middle of the cylinder. Unlike pistons in internal-combustion engines, steam pistons are discs.)
Autor: Swinsto101, Licence: CC BY-SA 3.0
A view of cylinder of the replica Stephenson's Rocket steam engine cut away to show the interior. The piston and the steam valve are clearly visible. To the left is the firebox and to the right the boiler showing the steam dome and the boiler tubes below it.
Autor: Liesel, Licence: CC BY-SA 3.0
Zylinder der Dampflok der Baureihe 44 im Sächsisches Eisenbahnmuseum.
Autor: unknown, Licence: CC BY-SA 3.0
labelled diagram of Walschaert valve gear for inside admission piston valves
- Eccentric Crank (Return Crank)
- Eccentric Rod
- Reach Rod
- Lifting Link
- Lifting Arm
- Reverse Arm & Shaft
- Link (Expansion Link)
- Radius Bar
- Crosshead Arm (Drop Link)
- Valve Stem Guide
- Union Link (Anchor Link)
- Combination Lever
- Valve Stem
- Valve Spindle
Autor: Upload: Duncharris na projektu Wikipedie v jazyce angličtina, Licence: CC BY-SA 3.0
Walschaert gear reversing