증기 기관차 란?

증기 기관차는 증기 동력 기관차입니다. 증기 기관차는 19 세기 중반에서 20 세기 중반까지 사용되었습니다.

1500 년대 중반, 독일에서 사용되기 시작한 마차의 말들이 기관차를 끌기 시작했습니다. 1700 년대 초 증기 엔진이 발명되면서이 도로는 철도로 전환되기 시작했으며 1804 년 영국의 Richard Trevithick와 Andrew Vivian이 증기 기관차를 제작했습니다. 기관차는 웨일즈에서 레일 크기에 가까운 "Penydarren"(Merthyr Tydfil) 전차 선로에서 일했습니다. 다음 기간에 Matthew Murray의 트윈 실린더 기관차는 Vagonyolu Middleton Railway의 운전자를 위해 1812 년에 지어졌습니다.

영국에서의 이러한 발전은 미국의 시작을 가속화 시켰으며 1829 년에 볼티모어-오하이오 철도에서 처음으로 일했던 미국 증기 기관차 인 톰 썸 (Tom Thumb)은이 노선에서 작업을 시작했으며 시범 모델이었으며 미국 사우스 캐롤라이나 철도 개회식에서 시작되었습니다. 찰스턴의 가장 친한 친구는 최초의 성공적인 철도 기관차였습니다.

증기 기관차 개발

Trevithick 기관차가 건설 된 후 25 년 이내에, 제한된 수의 증기 기관차가 석탄 베어링 철도에 성공적으로 사용되었습니다. 나폴레옹 전쟁이 끝날 무렵, 이러한 사료 가격의 상승도 큰 영향을 미쳤습니다. 주철로 제작 된 Ievha 도로는 증기 기관차의 무게를 견딜 수있을만큼 강하지 않기 때문에 "L"섹션이있는 도로는 평평한 레일과 플랜지 휠로 대체되었습니다.

증기 기관차 실린더

조지 스티븐슨 (George Stephenson)은 1814 년에 이전의 디자이너들의 경험을 이용하여 평평한 기관차를 가로 질러 움직였습니다. 이전의 거의 모든 기관차에서 실린더는 수직으로 배치되고 부분적으로 보일러에 잠겼습니다. 1815 년 Stephenson과 Losh는 피스톤에서 메인 구동 휠로 구동력을 전달하는 대신 상단 프론트 크랭크를 통해 실린더에서 직접 메인 구동 휠을 전달한다는 아이디어를 특허했습니다. 기어 휠과 함께 구동력을 전달하는이 장치는 특히 큰 이빨에 마모가 발생했을 때 흔들림을 일으켰습니다. 실린더에서 직접 전력을 전달하는 메커니즘은 설계자가 더 작기 때문에 더 큰 자유도를 부여했습니다.

증기 기관차 보일러

기관차 보일러는 또한 린 (lean) 튜빙 형태 일 때 관형으로 변한 다음, 많은 파이프가 공존하는 관형으로 변하여 더 넓은 가열 표면을 제공한다. 이 마지막 형태에서, 일련의 파이프가 스토브가 연소 된 측면에서 발견 된 유사한 판에 부착되었습니다. 실린더에서 배출되는 증기는 파이프를 통과하고 연기의 끝에서 굴뚝으로 갈 때 폭발을 일으켜 기관차가 움직이는 동안 화재를 계속 유지합니다. 기관차가 있던 곳에 서 있었지만 매듭이 사용되었습니다. 리버풀과 맨체스터 컴퍼니의 회계사 인 Henry Booth는 1827 년에 특허를받은 고급 다중 파이프 사고입니다. Stephenson은 또한 Rocket이라는 기관차에서 본 발명을 사용했습니다 (그러나 먼저 구리 파이프가 연결된 엔드 플레이트의 연결 고리가 새지 않도록하기 위해 매우 긴 시험을 거쳐야했습니다).

1830 년 이후 증기 기관차는 오늘날 알려진 형태를 취했습니다. 연기가 나간 끝 부분과 스토브가 타는쪽에 소방관이있는 경우 실린더는 수평 또는 약간 기울어졌습니다.

증기 기관차 섀시

롤러와 축이 보일러에 연결되어 있거나 보일러 바로 아래에 놓이면서 다양한 부품을 함께 고정하는 프레임이 필요했습니다. 영국 기관차에서 처음으로 사용 된로드 프레임은 곧 미국에서 구현되어 단철에서 주철로 옮겨졌습니다. 롤러는 프레임 외부에 장착되었다. 영국에서는 바 프레임이 플레이트 프레임으로 대체되었습니다. 여기에서 실린더는 프레임 내부에 있으며 프레임 용 스프링 서스펜션 (나선형 또는 잎 모양)과 액슬을 고정하는 액슬 베어링 (기름 베어링)이 있습니다.

1860 년 이후 보일러 제조에 강철이 도입되면서 더 높은 압력에서 작업 할 수있었습니다. 19 세기 말에는 12 바의 압력이 기관차에 널리 퍼졌습니다. 화합물이 기관차 인 경우, 3,8 bar의 압력이 사용되기 시작했다. 이 시대에이 압력은 17,2 bar로 증가했습니다. 1890 년에 특급 기관차의 실린더는 직경 51cm, 스트로크 66cm로 제작되었습니다. 나중에 미국과 같은 국가에서는 실린더 직경이 81cm로 증가했으며 기관차와 마차가 더 커지기 시작했습니다.

첫 번째 기관차에는 차축으로 구동되는 펌프가있었습니다. 그러나 이들은 엔진이 작동하는 동안에 만 작동했습니다. 인젝터는 1859 년에 발견되었습니다. 보일러에서 나오는 증기 (또는 그 이후의 배기 증기)는 원뿔 모양의 거친 노즐 (확산기)을 통해 분사되어 물을 보일러에 더 높은 압력으로 채 웁니다. "체크 밸브"(일방 밸브)는 증기를 보일러 내부에 유지했습니다. 건조 증기는 보일러 상단과 구멍이있는 파이프 또는 보일러 상단의 한 지점에서 가져 와서 증기 방울에서 수집되었습니다. 이 건조 스팀을 조절기로 옮겼고 조절기는 건조 스팀의 분배를 제어했다. 증기 기관차에서 가장 중요한 발전은 과열의 도입이었습니다.

증기를 가스관을 통해 용광로로 보낸 다음 보일러 앞쪽 끝에 있는 수집기로 전달하는 곡선형 파이프는 Wilhelm Schmidt가 발명했으며 다른 엔지니어들이 사용했습니다. 연료, 특히 물 절약은 즉시 명백했습니다. 예를 들어 '포화' 증기는 12bar의 압력과 188°C의 온도에서 생성되었습니다. 이 증기는 실린더에서 빠르게 팽창하여 또 다른 93°C로 가열됩니다. 따라서 20세기에 기관차는 15%의 짧은 컷오프 시간에도 고속으로 운행할 수 있었습니다. 강철 바퀴, 유리 섬유 보일러 라이닝, 긴 피치 피스톤 밸브, 직접 증기 통로 및 과열과 같은 발전은 증기 기관차 적용의 최종 단계에 기여했습니다.

보일러의 증기도 다른 목적으로 사용되었습니다. 견인력을 높이기 위해 붓는 대신에 "모래 분사"를 증기와 함께 사용하기 시작하여 1887 년에 마찰력이 증가했습니다. 메인 브레이크는 기계의 진공 또는 스팀 펌프에 의해 공급 된 압축 공기에 의해 작동되었습니다. 또한, 파이프에 의해 왜건으로 전달되는 증기 가열이 제공되었고 증기 다이나모 (발전기)로부터 전등이 얻어졌다.