A gőzmozdonyok gőzzel működtetett mozdonyok. A gőzmozdonyokat a 19. század közepétől a 20. század közepéig használták.
Az 1500-as évek közepén a Németországban megkezdett vagonyi mozdonyokat lovak vontatták. A gőzgép feltalálásával az 1700-as évek elején ezeket az utakat vasúttá alakították át, és az első gőzmozdonyot 1804-ben Angliában Richard Trevithick és Andrew Vivian gyártotta. A mozdony a "Penydarren" (Merthyr Tydfil) villamosvonalon dolgozott, amely közel áll a walesi vasút méretéhez. A következő időszakban Matthew Murray 1812-ben egy kéthengeres mozdonyt épített a vagonyolu üzemeltető Middleton Railway számára.
Ezek az angliai fejlemények felgyorsították az USA munkáját, és Tom Thumb, az első amerikai gőzmozdony, amely 1829-ben a Baltimore-Ohio vasútvonalon működött, ezen a vonalon kezdett dolgozni, Thumb pedig próbamodell volt, és az amerikai South Carolina Railway megnyitó ünnepségén állt szolgálatba. Charleston legjobb barátja volt az első sikeres vasúti mozdony.
Gőzmozdony fejlesztése
A Trevithick mozdony megépítését követő 25 évben korlátozott számú gőzmozdonyt használtak sikeresen a szénnel szállított vasutakon. A takarmányárak ezen emelkedése a napóleoni háborúk vége felé jelentős hatással volt erre is. Mivel az öntöttvasból készült vasutak nem voltak elég erősek ahhoz, hogy elviseljék a gőzmozdony súlyát, ezeket az "L" szakaszú utakat, ahol a kocsi kerekei ülnek, nem sokkal később lapos sínek és karimás kerekek váltották fel.
Gőzmozdony henger
George Stephenson, kihasználva korábbi tervezőinek 1814-es tapasztalatait, a sík felületű mozdonyokat síneken mozgatta. Szinte az összes korábbi mozdonyban a hengereket függőlegesen helyezték el, és részben bemerítették a kazánba. 1815-ben Stephenson és Losh szabadalmazta azt az elképzelést, hogy a fő hajtókerekeket közvetlenül a hengerekről a felső első hajtókarokon továbbítsák, ahelyett, hogy a hajtóerőt a dugattyúról a fő hajtókerékre továbbítsák. A hajtóerőt a fogaskerekekkel továbbító eszköz zavaró mozgást okozott, különösen akkor, ha a nagy fogak kopásnak bizonyultak. A mechanizmus, amely közvetlenül a hengerről továbbítja az energiát, nagyobb szabadságot adott a tervezőknek, mivel karcsúbb.
Gőzmozdony kazánok
A mozdonykazánok, amelyek korábban sovány cső formájában voltak, először forgó, majd csőszerű alakúra alakultak át, ahol sok cső volt összekötve, így nagyobb fűtési felületet biztosítottak. Ebben a végső formában egy sor csövet rögzítettek egy hasonló lemezhez azon az oldalon, ahol a kályha égett. A hengerek kipufogógáza robbanást váltott ki, amikor áthaladt a csöveken, és abból a végből, ahol a füst elszállt a kéménybe, ezáltal életben tartotta a tüzet, miközben a mozdony mozgott. Kötött anyagot használtak, miközben a mozdony mozdulatlanul állt. Henry Booth, a Liverpool és a Manchester Company könyvelője 1827-ben szabadalmaztatta a többcsöves kazán további fejlesztését. Stephenson ezt a találmányt a mozdonyán, a Rakétán is felhasználta (de először hosszú kísérleteket kellett kipróbálnia, hogy megakadályozza a víz szivárgását azokon a véglapokon, amelyekhez a rézcsöveket csatlakoztatták).
1830 után a gőzmozdony a mai ismert formában alakult ki. A hengereket vízszintesen vagy kissé dőlésszerűen helyezték el a végén, ahol a füst kijött, és ha a tűzoltó helye a tűzhely végén volt.
Gőzmozdony alváz
Mivel a görgők és a tengelyek összekapcsolódtak a kazánnal, vagy közvetlenül a kazán alá helyezték őket, keretre volt szükség a különböző alkatrészek összetartásához. A rúdkeretet, amelyet először használtak a brit mozdonyokban, hamarosan bevezették az USA-ban és a kovácsoltvasból acélöntvényre helyezték át. A hengereket a kereten kívül szerelték fel. Angliában a rudakat egy lemezkeret váltotta fel. Ebben a hengerek a keret belsejében helyezkednek el, és vannak rugós felfüggesztések (spirális vagy levél alakú) a keretekhez, és tengelycsapágyak (olajozott csapágyak) tartják a tengelyeket.
Az acél 1860 utáni bevezetése a kazángyártásba lehetővé tette a magasabb nyomáson történő munkát. A 19. század vége felé a 12 bar nyomása széles körben elterjedt a mozdonyokban; Ha a vegyület mozdonyok, akkor 3,8 bar nyomást alkalmaztak. Ez a nyomás ebben a korszakban 17,2 bar-ra emelkedett. 1890-ben az expressz mozdonyok hengereit 51 cm átmérőjű és 66 cm lökettel készítették. Később olyan országokban, mint az Egyesült Államok, a henger átmérője 81 cm-re növekedett, és mind a mozdonyok, mind a kocsik nagyobbak lettek.
Az első mozdonyokon a tengely hajtotta a szivattyúkat. Azonban csak akkor működtek, amíg a motor jár. Az injektort 1859-ben találták meg. A kazánból származó gőz (vagy későbbi kipufogógőz) kiszivárgott a kúp alakú durva fúvókából (diffúzorból), és nagyobb nyomással töltötte be a vizet a kazánba. Egy "visszacsapó szelep" (egyirányú szelep) tartotta a gőzt a kazán belsejében. A száraz gőzt vagy a kazán tetejéről perforált csőben, vagy a kazán tetején lévő pontról vették, és a gőzkupolába gyűjtötték. Ezt a száraz gőzt egy szabályozóba vitték át, és a szabályozó ellenőrizte a száraz gőz eloszlását. A gőzmozdonyokban bekövetkezett legfontosabb fejlődés a túlhevítés bevezetése volt.
A lejtős csövet, amely a gőzt egy gázvezetéken keresztül a kemencébe, majd a kazán elülső végén lévő kollektorhoz vezette, Wilhelm Schmidt találta meg, és más mérnökök is használtak. Az üzemanyag-megtakarítás, különösen a vízben, azonnal megmutatta magát. Például 'telített' gőzt állítottak elő 12 bar nyomáson és 188 ° C hőmérsékleten; ez a gőz gyorsan bővült a hengerekben, további 93 ° C-ra melegítve. Így a 20. században a mozdonyok nagy sebességgel képesek voltak működni, még a rövid 15% -os vágási időkben is. Az olyan fejlõdések, mint acélkerekek, üvegszálas kazánbetétek, hosszú dugattyús szelepek, közvetlen gõzcsatorna és túlhevülés hozzájárultak a gõzmozdony alkalmazásának végsõ szakaszához.
A kazánból származó gőzt más célokra is felhasználták. A tapadás növelése érdekében a öntés helyett a „homokfúvást” gőzzel kezdték használni, ami 1887-ben növelte a súrlódási erőt. A fő fékeket vagy a gépből származó vákuummal, vagy egy gőzszivattyú által biztosított sűrített levegővel működtették. Ezenkívül a kocsikhoz csövekkel szállított gőzmelegítést biztosítottak, és a gőzdinamóból (generátor) villamos fényt kaptak.
Legyen az első, aki kommentál