Паровозы или паровая подвеска - это форма подвески, используемая для некоторых первых паровозов, разработанных и построенных Джорджем Стефенсоном . Они использовались недолго и, возможно, использовались менее чем на десяти локомотивах.
Требования к приостановке
Ранние железные дороги использовали чугунные рельсы - рыбки . Они были хрупкими и склонными к растрескиванию при ударных нагрузках. Новые паровозы 1820-х годов были намного тяжелее, чем конные повозки прежних платных дорог . В паровозах этого периода также использовались вертикальные цилиндры, установленные внутри котла. Вертикальные силы движущихся поршней вызывали в дальнейшем удар молота , который увеличивал нагрузку на рельсы.
Еще одна причина для установки подвески заключалась в улучшении фрикционного контакта между колесами и рельсом. Это зависело от поддержания хорошего контакта, что требовало хорошей подвески колес на неровной дороге. [2] Способность локомотива, тянущего сцеплением, тянуть поезд в то время вызывала большие сомнения, поскольку считалось, что трение между гладким железным колесом и рельсом будет недостаточным. Некоторые дизайнеры, такие как Бленкинсоп с его Саламанкой, думали, что потребуется система зубчатых зубьев. Стивенсон полагал, что при условии, что между колесом и рельсом может поддерживаться хороший контакт, одного лишь сцепления трения будет достаточно.
Паровая пружина
Во времена появления этих первых локомотивов еще не существовало способа изготовления подходящей стальной пружины, способной выдержать вес локомотива. Высокое качество сталь была доступна с Huntsman «s тиглем процесса , но это было еще так дорого , как следует рассматривать как„полудрагоценный металл“. [4] Пройдет еще сорок лет, прежде чем конвертер Бессемера сделает доступной дешевую объемную сталь. Аналогичная проблема затронула предохранительные клапаны , заставляя их полагаться на мертвых весах или Hackworth громоздкой «s стопку рессор , [5] , а не вездесущие стальные спиральной пружины , которая появится позже.
«Паровая подвеска» Стивенсона снабжала каждое колесо собственной «паровой пружиной». Вертикальные цилиндры устанавливались в основание котла над каждой осью и попарно смещены в стороны. Шасси или рамы локомотивов Стефенсона обеспечивали небольшую конструктивную прочность, большая часть которой приходилась на кожух котла . Внутри каждого цилиндра поршень нес нагрузку на ось и давил вверх против давления пара внутри котла. [6] Поршня диаметром всего несколько дюймов было достаточно, чтобы уравновесить вес локомотива. Подшипники буксы могли скользить вертикально внутри роговых блоков, прикрепленных к деревянной раме под котлом.
В то время поршневые уплотнения были постоянной проблемой. Те, которые предназначены для больших стационарных двигателей, работающих при низком давлении, герметизировались различными методами, включая кожаные мойки для чашек, бассейны со стоячей водой и даже припарку из коровьего навоза. По мере увеличения рабочего давления, которое было важной частью превращения стационарного парового двигателя в мобильный паровоз , требования к поршневому уплотнению еще больше возрастали. Поршни теперь в основном герметизировались, обматывая их дубовой веревкой в канавке, часто смазанной жиром . Сохранение тросового уплотнения влажным, а значит, набухшим, было признано важным фактором в достижении хорошего уплотнения. Поскольку цилиндры с паровой пружиной находились в нижней части котла, ниже уровня воды, ожидалось, что они будут хорошо запечатываться. Несмотря на это, они продолжали давать проблемы с утечкой и в конечном итоге были удалены и заменены на железные или стальные листовые рессоры. [7] Вуд в 1831 году иллюстрирует один из локомотивов Киллингворта, теперь оснащенный металлическими листовыми рессорами, а также соединительными тягами . [8] [9]
Локомотивы угольной шахты Киллингворта
Первым локомотивом Джорджа Стефенсона был Блюхер 1814 года. [6] [i] Это был четырехколесный локомотив с колесами, соединенными прямозубыми шестернями . Он страдал от плохого сцепления с относительно новой технологией краевых рельсов с фланцевыми колесами, что было связано с проблемой поддержания хорошего контакта с ними. Это был первый из партии локомотивов раннего Стивенсона, известных как « локомотивы угольной шахты Киллингворта ». [ii] Следующий дизайн Стефенсона был его развитием, все еще с четырьмя колесами, но теперь с цепным приводом, чтобы соединить их вместе. [11] Это был его первый локомотив, в котором использовались паровые пружины. [1]
Герцог
Стивенсон приобрел репутацию производителя локомотивов, и к нему обратились с просьбой построить первый локомотив для использования в Шотландии на железной дороге Килмарнок и Трун . Duke был больше, с шестью колесами и использовал тот же цепной привод и паровые рессоры, что и локомотивы Killingworth. Как этот локомотив должен был быть построен для внешнего клиента, Стефенсон уже не мог использовать семинарские средства в Киллингворте и поэтому он был построен на его друг Уильям LOSH «s Walker Iron Works в Ньюкасле . [7] Усовершенствования этого локомотива были подробно описаны в патенте, поданном совместно с Лошем 30 сентября 1816 года.
«Герцог», вероятно, был завершен в 1817 году [12] и работал в Килмарноке, но, похоже, не исчезли проблемы поломки рельсов. Он был продан графу Элджину в октябре 1824 года для строительства его железной дороги в Файфе , но, будучи слишком тяжелым для рельсов, использовался в качестве стационарной насосной машины в карьере в Чарльстауне , а с 1830 года - на шахте недалеко от Данфермлина ; его дальнейшая судьба неизвестна.
Большинство шотландских изображений герцога неточны, так как они основаны на локомотивах Киллингворта или даже на ракете Стивенсона , но в 1914 году к столетнему юбилею была изготовлена памятная серебряная модель, и одно это кажется точным, показывая шесть колес и цилиндры паровых пружин. [13]
Локомотивы Hetton Colliery
В период с 1820 по 1822 год для шахты Хеттон было построено пять локомотивов , четыре из которых были названы: Хетттон , Дарт , Таллихо и Стар . [7] [14] Они были похожи на Duke , но четырехколесные с колесами 3 '9 дюймов. Они были построены с паровыми рессорами, которые позже были удалены из-за проблем с утечкой пара. [7]
В 1852 году Лион был построен как копия этих ранних локомотивов Хеттона.
Поздние локомотивы и Locomotion
Позже паровозы отказались от паровых источников. Для Locomotion на Стоктон-энд-Дарлингтонской железной дороге в 1825 году пружин не было. Несмотря на отсутствие пружин, боковая компенсация обеспечивала хороший контакт между рельсами и колесами. Одна из осей находилась на подшипнике «пушечного ящика», который поворачивался по центру и мог наклоняться из стороны в сторону. [15] Хотя это не давало локомотиву стабильной езды, это позволяло колесам двигаться по неровной дороге. Наличие этой пушечной коробки между колесами также предотвратило предыдущее использование центральной приводной цепи, и поэтому Стефенсон впервые применил теперь повсеместные соединительные тяги . Уменьшение хода подвески по сравнению с паровыми рессорами также упростило установку свободно вращающихся соединительных тяг, поскольку это позволило избежать изменения эффективной колесной базы при перемещении одной оси относительно другой.
Неподрессоренная ходовая часть сломала оригинальные чугунные колеса с восемью спицами , и Хакворт заменил их отличительными чугунными дисковыми колесами , состоящими из двух частей , с деревянными клиньями между концентрическими частями. [15] К этому времени поломка рельсов была уменьшена за счет использования более прочных рельсов. Эти новые рельсы из ковкого кованого железа стали источником разногласий между Стефенсоном и Лошем, поскольку первоначально Лош ожидал поставить чугунные рельсы со своего металлургического завода, партнером которого Стефенсон некоторое время был. Стивенсон, однако, решил использовать более усовершенствованный чугун. рельсы от John Биркинего «s бедлингтон Ironworks вместо этого.
Заметки
- ^ Недавние исследования считаютчто Стивенсон Милорд в 1814 до от Блюхера [10]
- ^ Неизвестно, когда именно были построены различные локомотивы Киллингворта, и детали их различных конструкций сообщаются неверно.
Рекомендации
- ^ a b Стрикленд, Уильям (1826). "Патентный локомотив Дж. Стефенсона" (гравюра) . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Уоррен, JGH (1970) [1923]. Век локомотивостроения . Дэвид и Чарльз . п. 24. ISBN 0-7153-4378-5.
- ^ Терстон, Роберт Х. (1878). История развития паровой машины .
- ^ Джонс, MH (2011). Железные рудники Брендон-Хиллз и Минеральная железная дорога Уэст-Сомерсет . Lightmoor Press. п. 16. ISBN 9781899889-5-3-2.
- ^ «Пружинный предохранительный клапан Хакворта» (Изображение музейного экспоната) . Национальный железнодорожный музей. 1830 г.
- ^ a b Терстон (1878) , стр. 187.
- ^ а б в г Лоу, Джеймс У. (1975). «Джордж Стивенсон». Британские паровозостроители . Издательство Гильдии. С. 606–607. ISBN 0900404213.
- ^ Вуд, Николай (1825). Практический трактат о железных дорогах и внутреннем сообщении в целом . Лондон: Knight & Lacey. п. Табличка VII. CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- Перейти ↑ Bailey (2014) , p. 32.
- ^ Бейли, Майкл Р. (2014). «Типы Джорджа Стивенсона, 1820-е годы». Loco Motion . История Press. п. 31. ISBN 978-0-7524-9101-1.
- ^ Killingworth локомотив Стефенсон, 1815 , гравюра 1829, автор неизвестен, в Британский железнодорожный локомотив 1803-1853 гг . HMSO . 1958 г.
- ^ Бротчи, Алан В. Джек, Гарри (2007). Ранние железные дороги Вест-Файфа . Катрин: Stenlake Publishing. С. 49–53. ISBN 978-1-84033-409-8.
- ^ «Икона промышленности Труна: первый железнодорожный локомотив в Шотландии» . Блог истории Южного Эйршира . Библиотеки Южного Эйршира. 16 октября 2012 г.
- ^ Терстон (1878) , стр. 190.
- ^ a b Бейли (2014) , стр. 35–36.