Cách đây vài thập kỷ, chỉ có những đầu máy hơi nước mới kéo được những đoàn tàu trên đường sắt. Về cốt lõi, đầu máy hơi nước là một loại máy tự hành được thiết kế để di chuyển các toa và được trang bị một nhà máy điện hơi nước. Đây là loại đầu máy lâu đời nhất thống trị đường sắt trên thế giới vào thế kỷ 19. Đầu máy hơi nước hoạt động như thế nào?
Bố trí chung của đầu máy hơi nước
Trong lịch sử lâu dài của sự phát triển các cơ sở lắp đặt đường sắt tự hành, thiết kế và kích thước của đầu máy hơi nước đã nhiều lần thay đổi. Các đơn vị và tổ hợp riêng lẻ được cải tiến, công suất của nhà máy điện hơi nước được tăng lên. Nhưng nhìn chung, cấu tạo bên trong của đầu máy ở mọi thời điểm vẫn được giữ nguyên. Trong các thư viện ngày nay, bạn có thể tìm thấy những mô tả chi tiết về nguyên lý hoạt động của máy móc chạy bằng hơi nước ("Cách thức hoạt động và vận hành của đầu máy hơi nước", VA Drobinsky, 1955).
Theo truyền thống, đầu máy hơi nước bao gồm một nồi hơi, một động cơ hơi nước, một tổ lái và đôi khi cả một đầu thầu. Tất cả những phần này có liên quan rất chặt chẽ với nhau và thực tế không có ý nghĩa riêng lẻ. Hơi nén được tạo ra trong lò hơi. Máy này là nơi tiêu thụ hơi nước và chuyển nhiệt năng của nó thành cơ năng, từ đó chuyển động các bánh xe của đầu máy.
Phi hành đoàn chuyển chuyển động quay của các bánh xe thành chuyển động tịnh tiến của toàn bộ cấu trúc, đồng thời cũng chuyển lực kéo sang đầu thầu và toàn bộ đoàn tàu.
Có gì bên trong đầu máy?
Lò hơi có cấu tạo rất đơn giản. Nó có một hộp lửa, nơi nhiên liệu được đốt cháy. Điều này tạo ra khí nóng. Nước được làm nóng trong bồn, góp phần tạo ra hơi nước nén. Ngoài ra còn có một buồng với một đường ống mà qua đó các sản phẩm cháy được đưa ra khỏi buồng đốt.
Động cơ hơi nước được thiết kế cho một mục đích duy nhất: chuyển đổi năng lượng của hơi quá nhiệt tạo ra trong lò hơi thành một dạng năng lượng khác với lợi ích tối đa. Suy cho cùng, chỉ có năng lượng cơ học mới có khả năng đảm bảo chuyển động quay của các bánh xe đầu máy hơi nước. Các phần tử chính của động cơ hơi nước là xi lanh. Thông thường, mỗi đầu máy hơi nước có một cặp xi lanh được đặt ở phía trước khung đầu máy.
Động cơ hơi nước hoạt động trên nguyên lý hoạt động kép. Trong quá trình hoạt động, hơi nước được tiếp nhận luân phiên từ cả hai phía của piston.
Hơi nước không vào xi lanh ngay lập tức. Đầu tiên, nó đi qua các hộp ống chỉ. Spools là thiết bị phân phối hơi nước. Thông qua chúng, hơi nước mới đi vào xi lanh, và hơi nước đã qua sử dụng được thải ra bên ngoài. Các ống quay chuyển động chính xác theo chuyển động của các pít-tông, điều này được thực hiện nhờ một cơ cấu phân phối hơi nước đặc biệt.
Và cuối cùng là phi hành đoàn. Nó thực hiện một chức năng hỗ trợ: nó chứa một nồi hơi và một động cơ hơi nước. Bộ phận này thuộc kết cấu bên trong của đầu máy khi tương tác với đường ray sẽ biến cơ năng của máy hơi nước thành cơ năng của chuyển động tịnh tiến của đầu máy. Nói cách khác, thủy thủ đoàn rất quan trọng đối với chuyển động của đầu máy trên đường ray.
