Содержание
Введение
1. Эволюция паровозов
2. Увеличение энергетической мощности паровозов
3. Основные типы паровозов
Заключение
Список литературы
Введение
Железнодорожный транспорт является весьма сложным и многогранным хозяйством, требующим хорошей взаимно увязанной работы всех его звеньев. Для успешного выполнения производственных обязанностей важно, чтобы каждый железнодорожник, особенно связанный с движением поездов, а тем более техник, независимо от специальности, имел необходимые знания и четкое представление о техническом оснащении основных отраслей железнодорожного хозяйства, организации эксплуатационной работы и технологии перевозок; в совершенстве знал в установленном объеме основной документ, определяющий слаженность, четкую и бесперебойную работу железных дорог и безопасность движения — Правила технической эксплуатации железных дорог Союза ССР. Авторы учебника стремились ознакомить учащихся первых курсов техникумов с основами железнодорожного дела, важнейшими техническими средствами железных дорог, основными технико-экономическими показателями их работы и взаимодействием с другими видами транспорта.
1. Эволюция паровозов
В 1803 г. Тревитик решил использовать свой автомобиль для замены конной тяги на рельсовых путях. Но конструкцию машины Тревитик изменил - он сделал паровоз. На двухосной раме с четырьмя колесами находился паровой котел с одной паровой трубой внутри. В котле над паровой трубой горизонтально размещался рабочий цилиндр. Шток поршня далеко выдавался вперед и поддерживался кронштейном. Движение поршня передавалось колесам при помощи кривошипа и зубчатых колес. Имелось и маховое колесо. Этот паровоз короткое время работал на одной из рудничных дорог. Чугунные рельсы быстро выходили из строя под тяжестью паровоза. Вместо того чтобы заменить слабые рельсы более прочными, отказались от паровоза. Уже после Тревитика, забыв о его изобретении, многие пытались создать паровоз. Его делали с зубчатыми колесами, с толкачами в виде ног, протягивали вдоль пути цепь, которая навивалась на шкив, укрепленный на паровозе, и т. д.
В истории локомотивов, начиная с самого первого паровоза Тревитика и стефенсоновской «Ракеты», словно в истории искусства, есть свои стили и направления, «проходные» произведения и шедевры. Есть образцы «самые-самые», есть удачные и неудачные, есть единственные в своем роде и забытые за бесполезностью. А существуют такие образцы, которые хоть и не «самые-самые», не шедевры, не единственные в своем роде — но абсолютно незаменимые. В этом мир железнодорожной техники тоже весьма сходен с миром людей: «штучные» таланты, непонятые гении, патетические бездарности, «многосторонне даровитые» и т.п. Так или иначе не могут существовать без честных бесхитростных трудяг, которые мало хватают звезд с неба, но зато много и хорошо работают по существу. В технике тоже есть «ломовые лошади» — и, конечно, не «штучные», а самого что ни на есть многотысячного тиража, с простой неброской внешностью, которые везут на себе обыденный груз своего века без устали и жалоб, если надо — надрываясь, собрав последние силы, а если надо, то и погибая на посту.
Паровозы, как их любовно называли эксплуатационники, в судьбе России — то же самое, что лошадь, только железная. Эта «лошадь» вывезла на себе страшные войны XX столетия и все тяжелые стройки. Более «утонченные натуры» на месте этих неприхотливых машин во многих случаях просто неспособны были бы куда-то ехать.
В конце ХIХ-начале XX века железные дороги России бурно развивались. В 90-х годах XIX века основными товарными локомотивами были паровозы с четырьмя движущими осями без поддерживающих (колесная формула 0-4-0), которым позже присвоили серии Ч «Четырехпарка» и О «Основной». Эти паровозы имели нагрузку на ось 12-14 т и силу тяги около 9,5 т. Скорость поездов на подъеме составляла 8-10 верст в час.
Рост движения и наличие на горных железных дорогах крутых подъемов до 40% (4 метра на каждые 100 метров пути) и одновременно существовавшие ограничения предельной нагрузки от колесной пары на рельсы требовали для создания повышенной силы тяги паровозов с пятью или даже шестью движущими осями. Однако в 80-е-90-е годы XIX века правильное прохождение паровозом с большой колесной базой кривых малого радиуса только начинало изучаться теоретически.
Поэтому конструкторская мысль пошла в то время по пути создания сочлененных паровозов. Для горного перевала Закавказской дороги еще в 1872 году были заказаны сочлененные шестиосные паровозы системы Ферли, а на Московско-Казанской дороге в 1896 году — системы Маллета. Оба типа паровозов имели две трехосные рамы, каждая с двухцилиндровой паровой машиной. И те, и другие паровозы были излишне сложны. Стоимость ремонта каждого из них приблизительно равнялась стоимости ремонта двух обычных паровозов. Кроме того, паровозы Маллета оказались неэкономичными при скорости больше 15 км/ч. Расход пара на единицу мощности становился в два раза больше, чем у обычных паровозов.
Товарные паровозы с четырьмя движущими осями и одноосной тележкой спереди (1-4-0), как развитие типа 0-4-0, в России появились впервые в 1896 году на одной из самых передовых в то время железных дорог — Владикавказской. Эти паровозы, не обладая увеличенной силой тяги, возили составы с большими скоростями. Однако реально они могли решить проблему растущих перевозок лишь незначительно, только за счет увеличившейся к тому времени допустимой нагрузки на сцепную ось. На большинстве русских дорог, имевших сложный профиль, состоящий из подъемов и спусков, повышение скорости товарных поездов не могло быть осуществлено. Поэтому идея создания паровоза с пятью движущими осями была насущной необходимостью, и не только в России.
В конце 80-х годов XIX века стало понятно, что это возможно при значительных осевых перемещениях (разбегах) движущих колесных пар.
Первый положительный опыт создания таких локомотивов принадлежит инженеру Гельсдорфу. Его паровозы типа 0-4-0 и 1-4-0, построенные в 90-х годах XIX века в Австрии, впервые имели значительные разбега ведущих осей. Для устранения «виляния» паровоза эти оси были снабжены возвращающими приспособлениями. Во время прохождения кривой колесная пара отклонялась, а возвращающее приспособление создавало усилие, направленное в сторону возврата оси к первоначальному положению. Первый пятиосный паровоз 0-5-0 такой конструкции был построен Гельсдорфом в 1900 году. Вторая и четвертая оси разбегов не имели, а первая, третья и пятая имели разбега по 22 мм и были снабжены возвращающими приспособлениями. Для создания «гибкости» дышлового механизма спарники могли перемещаться по пальцам на ту же величину. Паровоз имел недостаток. Ведущее дышло обязательно соединялось с колесной парой, не имевшей осевого разбега. Такой осью могла быть только четвертая (у обычных товарных паровозов — третья). Для сохранения определенной длины ведущего дышла поршневую скалку пришлось сделать значительно длиннее. Для обеспечения устойчивости скалки и восприятия вредных вертикальных усилий от шатуна пришлось ввести дополнительную опору скольжения.
Паровоз на испытаниях показал блестящие результаты — хорошо вписывался в кривые радиусом 180 м, ход при скорости 62 км/ч был очень спокойным, но это потребовало усложнения конструкции и утяжеляло паровоз.
К 1909 году паровозы 0-5-0, построенные по принципу Гельсдорфа, получили широкое распространение в европейских странах. При этом часть паровозов была сделана иначе. Стремясь избавиться от излишней сложности дышлового механизма, конструкторы пошли по пути упрощения. Ведущей осью была выбрана третья, как принято на товарных паровозах, и поршневая скалка получила нормальную длину. Надобность в дополнительной опоре отпала. Вторая, третья и четвертая оси были сделаны без осевых разбегов, а первой и пятой даны разбеги. Кроме этого, третья ось или совсем не имела гребней, или имела уменьшенные гребни. Хотя теоретически такие паровозы хуже вписывались в кривые, на практике ухудшения замечено не было.
Первая в России попытка спроектировать паровоз 0-5-0 произошла в 1905 году на Юго-Восточных железных дорогах, где на линии Козлов (Мичуринск) – Воронеж - Ростов требовались паровозы более мощные, чем 0-4-0. Вопрос о выборе типа нового паровоза был передан на решение Ю.В. Ломоносову, состоявшему консультантом Правления дороги, уже тогда известному ученому в области железнодорожного транспорта.
2. Увеличение энергетической мощности паровозов
В первом послевоенном десятилетии грузооборот отечественных железных дорог вырос в 3 раза по сравнению с 1940 г. Высокие темпы развития народного хозяйства, освоение новых экономических районов требовали дальнейшего значительного увеличения объема перевозок. Паровая тяга, имея определенные ограничения по своим физико-техническим и экономическим возможностям, уже не обеспечивала растущую перевозочную работу. Даже предельна достигнутая мощность паровозов была недостаточной для вождения поездов с повышенной массой. Производительность паровозов ограничивалась, кроме того короткими участками обслуживания из-за полной экипировки через 150—200 км пробега. Сильно увеличился расход каменного угля на тягу
Назрела необходимость замены паровозов более производительными и экономичными локомотивами.
Решение этих задач было заложено в «Генеральном плане электрификации железных дорог, осуществленном в 1956— 1970 гг.
Еще в 1907 г. в С.-Петербургском и Рижском политехнических институтах был введен специальный курс по электрической оснащенности.
С годами потребности увеличения энергетической мощности росли, так же, как и рос спрос на перевозки товаров паровозами. Изобретатели и производители паровозов выпускали новые и более мощные паровозы, с каждым разом увеличивая энергетические мощности паровозов.