Чому парові локомотиви не передавали живлення зубчастими колесами?

Сучасні машини використовують зубчасте колесо для передачі потужності від двигуна до коліс. Паровози використовували якусь планку (вибачте, я не є носієм мови) для передачі потужності на колеса.

Чому інженери не використовували шестірні? Чи були б паровози швидшими, якби вони використовували зубчасті колеса?

Хотілося б зазначити, що сучасні машини не використовують зубчасті колеса для трансмісії, вони використовують вали. Шестірні використовують для передач і диференціала.

Але штангові механізми використовувалися здебільшого тому, що вони не мали такого типу виробничих приміщень, як ми сьогодні. Штрихові механізми легко виготовити, вони гнучкі і простота в обслуговуванні. У будь-якому випадку в цій конкретній конструкції також тому, що весь механізм повинен був би повернути напрям передачі енергії в 2 рази. Дивіться, як поршень безпосередньо пов'язаний з переднім колесом, і передати це на наступне колесо досить просто з бруском, в той час як для зчеплення вала потрібно було б більше деталей, які знову важко було виготовити.

Парові поршневі двигуни можуть створювати багато крутного моменту від нерухомих, а поршні можуть бути фізично віддалені від котла, тому в більшості випадків найзручніше поршні безпосередньо керувати колесами через кривошип. Так само як поїзди не мають рульового механізму як такого і мають конічні секційні колеса, вам також не потрібен диференціал.

На відміну від цього, двигуни внутрішнього згоряння потребують повороту при досить помірних обертах, щоб створити корисний крутний момент і виробляти більшу частину свого крутного моменту та потужності в досить вузькому діапазоні обертів, тому їм потрібні як засоби відключення приводу (зчеплення або в'язкий перетворювач крутного моменту), так і коробка передач, що можна вибрати, щоб забезпечити корисний крутний момент при широкому діапазоні дорожніх швидкостей.

Крім того, двигуни ІМС працюють краще з декількома циліндрами, оскільки це згладжує подачу електроенергії на різних різних етапах робочого циклу і тому потрібен колінчастий вал із загальним вихідним валом. Парові двигуни, по суті, є пневматичними приводами, тому ви можете робити робочий хід, наскільки це зручно, і отримувати досить послідовну лінійну силу.

Зовнішні шатуни парового локомотива є прямим аналогом шатунів, що з'єднують поршень двигуна ІМС з колінчастим валом.

Коротка відповідь полягає в тому, що крутний момент, характерний для парової машини, просто означає, що коробка передач непотрібна, оскільки крутний момент більш-менш не залежить від оборотів в хвилину для нормального діапазону робочих оборотів.

Ось картина колінчастого вала всередині сучасного двигуна внутрішнього згоряння:

Мета цих - перетворити рух поршня назад і назад в обертальний рух. Це дуже той самий механізм, що і в старих парових машинах:

Різниця полягає в тому, що в двигуні внутрішнього згоряння потужність передається не безпосередньо колесам, а валу. Причини такої різниці обговорюються в інших відповідях --- Я просто хотів зазначити, що базовий механізм однаковий.

деякий час паровози фактично використовували шестерні та циліндричні / поршневі набори, які рухали колінчасті вали. Їх називали ремінними локомотивами, і їх застосовували для тягання важких вантажів на особливо крутих схилах при низьких швидкостях. це зробило їх популярними для проведення лісозаготівельних робіт на заході США в дні парової енергії.

для більш високої швидкості використання на більш поступових нахилах метод прямого приводу (при якому шатун зачіпає ведене колесо) є більш простим і забезпечує адекватну відповідність між опором навантаження та двигуном.

Паровий генерує повний крутний момент з нульовою швидкістю, як уже згадувалося в іншому місці, так як, наприклад, в електромобілі (який має майже таку ж характеристику), від коробки передач мало що можна отримати, і це може також керувати колесами безпосередньо.

Тому також переважна більшість дизельних локомотивів над дуже маленькими, насправді дизель-електричними, це робить частину продуктивності майже з нульовою швидкістю менш дратівливою, і усуває необхідність намагатися охолодити зчеплення дуже великої потужності.

Між іншим, паровий локомотив має такий собі "перемикання передач", завдяки чому водій може керувати синхронізуванням клапана, щоб змінювати об'єм пари, допущеної за інсульт, і, таким чином, наявний крутний момент, це тонко окремо (але взаємодіє з) від зміни тиску пари. .... Ви бачите це, коли паровий поїзд відтягується, оскільки спочатку будуть потужні вибухи пари зі штабеля, тому що у машиніста встановлено редуктор клапана таким чином, що в циліндрі все ще значне тиск, коли випускний клапан відкривається (До максимізувати крутний момент), оскільки швидкість набирає частку циклу, впускний клапан відкритий зменшується для підвищення ефективності, і випуск вихлопу вирівнюється, коли вихлоп стає ближчим до атмосферного тиску. Ці змінні клапанні з'єднання були однією з найбільш патентних вод, що заражалися тоді, в результаті боротьби між усіма великими гравцями.

Паровози використовують парові поршні , а не парові турбіни .

Шестірні / гвинтики були б безглуздими, оскільки немає парових джерел живлення парових локомотивів. Вони використовують парові поршні, які йдуть туди-сюди.

По мірі фізики, прямий привід спрацював дуже добре з досяжними значеннями діаметра поршня, ходу / ексцентрику та розміру колеса. Поки цього не сталося. І що їх дістало - це криві.

Магістральні знімачі застрягли з прутами: занадто великий для передач

Оскільки котли з повним перегріванням стали дуже потужними, швидкі пасажирські локомотиви використовували цю потужність на більшій швидкості. Для них ідеально підійшов дизайн бічних стрижнів. Але для повільного перетягування вантажних локомотивів потрібна більша вага на рейці для передачі потужності на низьких швидкостях. Це вимагало більше ведучих осей для розподілу ваги. Це зробило єдину жорстку групу ведучих осей занадто довгими для кривих. Тож вони розділилися на дві (рідко, три) групи ведучих осей. Передача електроенергії здійснювалася з двигуном для кожної групи, як правило, простого, іноді складного. Великий хлопчик Union Pacific мав 8 приводних осей у двох групах (кожна з простим двигуном, все ще уникаючи передач), керуючи кривими, як локомотив із 4-х ведучими осями.

src

Ставиться до абсурду. Віргінська залізниця нарешті відмовилася від електрифікації.

На цих рівнях потужності, 4000-6000 кінських сил, привод передач не підлягав сумніву: це був на порядок занадто велику потужність для передач. Навіть електричний GG1 епохи використовував дванадцять масивних шестерней, щоб передавати аналогічну потужність на шість осей.

Набагато менші двигуни можуть бути спрямовані

Гірські залізниці використовували малопотужні легкі локомотиви, які повинні були підрізати досить тісні криві. Навіть дуже скромний паровий двигун з боковим стрижнем був занадто жорстким для кривих. Вони також витратили багато дорогоцінної ваги на неприводні колеса, наприклад, пілот-вантажівка та тендер. Єфрем Шей вирішив цю проблему із справді керованими локомотивами. Майте на увазі, що це маленькі локомотиви: найбільший, Західний Меріленд №6, має тиск у котлі 200 фунтів на квадратний дюйм та максимальну швидкість 23 милі / год.

Єфрем Шай поклав приводний вал уздовж однієї сторони паровоза, привівши до кожного колеса. Поршні безпосередньо викручували привідний вал. Зверніть увагу на складні телескопічні вали, які особливо важливі через розташування поза центром.

Зверніть увагу на передачі. джерела

Чарльз Гейслер поклав приводний вал вниз по центральній лінії локомотива і застосував "поршневе" розташування поршня. Зверніть увагу на бічні стрижні: це означає, що лише одна з двох осей спрямована на привідний вал, бокові стрижні передають потужність на іншу вісь. Такі бічні прути передбачають, можливо, 100 кінських сил на вісь.

Компанія Climax Manufacturing Co. прийняла центральну шахту Гейслера і додала поперечний вал і більше зубчастих передач, щоб поставити парові поршні в майже звичайне місце.

Побачивши ці приводно-локомотивні домовленості, ви можете побачити, де вони не будуть «масштабуватися» до багатотисячних кінських сил.