Федеральне Агентство Залізничного Транспорту
Іркутський державний університет шляхів сполучення
Реферат з основ теорії електричної тяги:
«Нетрадиційні види тяги»
Виконав: студент групи Енс-07-2-1
Перевірив: Дмитрієва М.Л.
Історично на залізницях склалося два види тяги. При одному з них на локомотивах розташовується тепловий двигун з запасом палива і води, що витрачаються на вироблення енергії, необхідної для руху поїзда. Запаси палива, води і мастила в міру їх витрачання поповнюють обслуговуючі бригади в спеціальних заправних (екіпірувальних) пунктах.
Локомотиви іншого виду тяги - це електровози і моторні вагони, на яких для харчування тягових електродвигунів використовується електроенергія, що виробляється на електростанціях (джерело електричної енергії) і передається по лініях електропередачі через тягові підстанції та тягову мережу. Завдяки відсутності теплового двигуна і запасу палива потужність локомотивів даного досить висока.
Звідси і отримали свою назву ці види тяги: перша - автономна, друга - неавтономна.
Локомотиви автономної тяги поділяють по найбільш характерною ознакою - принципом дії їх теплових машин; неавтономної тяги - також на основі її найбільш характерної ознаки - за родом струму і значенням напруги в контактній мережі.
Розглянемо найменш поширені види тяги - автономну і комбіновану.
1. Автономна тяга
1.1 Парова тяга
Локомотиви, що використовують в якості енергетичної установки машину, носять назви паровозів. Паровози були першим і довгий час панівним типом локомотивів, зігравши, таким чином, величезну роль в становленні залізничного сполучення. Лише починаючи з середини XX століття їх витіснили тепловози і електровози. Однак паровози все ще активно використовуються в різних країнах, наприклад, в Китаї. на Кубі. в Таїланді і Африканському континенті (в основному там, де дешеве паровозне паливо).
Винахід слова «паровоз» приписується Н.І. Гречку. який в середині XIX століття видавав газету «Північна бджола». До цього паровоз називали «Самокатна парова машина», «парова фура», «парова віз», «пароходка» - у Черепанових і В.А. Жуковського. і навіть «пароплав». У перших звітах будівельника Царськосельській залізниці Ф.А. Герстнера зустрічається: «парова машина», «паровий екіпаж», «парова карета». З 1837 року Герстнер вже використовує слово «паровоз».
Найперший паровоз був побудований Річардом Тревитика в 1804 році. однак перший по-справжньому працездатний паровоз, «Ракета» (Rocket) був створений Джорджем Стефенсоном в 1830 році. Протягом XIX століття паровози вдосконалювалися, наприклад, був винайдений пароперегрівач, вводилися нові типи парових машин (наприклад, компаунд-машини). До початку XX століття склалася усталена конструкція паровоза. Тоді ж у паровоза з'явилися конкуренти - електровози і тепловози. Після Другої світової війни в Європі і Північній Америці паровози перестали будувати. Збережені машини ще пропрацювали до шістдесятих-вісімдесятих років, після чого були виведені з експлуатації.
На Кубі збереглася велика кількість дуже старих (середнім віком в 70-80 років) паровозів виробництва США. Справа в тому, що після приходу до влади на Кубі Ф. Кастро США ввели проти Куби торгове ембарго, і, таким чином, Куба не могла закуповувати більш сучасні локомотиви.
В Європі, Росії і Північній Америці в наші дні паровози використовуються на музейних залізницях, також підтримується Паровозна інфраструктура (депо, запаси вугілля, водонапірні башти та ін.): Паровоз є стратегічним транспортним засобом на випадок війни.
Відмінності пасажирського та вантажного паровозів.
Пасажирські та вантажні паровози зовні помітно відрізняються один від одного, що пояснюється наступними причинами:
Пасажирському паровозу не потрібен великий зчіпний вагу, тому може бути зменшено кількість рушійних або «зчіпних» коліс, які здійснюють зчеплення з рейками за рахунок сил тертя;
Швидкість пасажирських паровозів повинна бути вище, для цього збільшують діаметр зчіпних коліс і влаштовують перед ними «бігунцеві» колеса меншого діаметру. Бігунцеві колеса утворюють в плані окрему візок і допомагають паровозу вписуватися в криві, а також готують шлях до проходження зчіпних коліс.
Принцип дії паровоза
Паровоз складається з трьох основних частин: котла. парової машини і екіпажної частини. Крім того, до складу паровоза включається тендер - спеціальний вагон. де зберігаються запаси води і палива. Якщо ж вода і паливо зберігаються на самому паровозі, то тоді його називають танк-паровозом.
Паливо спалюється в топці котла. Дно топки є колосникові грати. на якій і відбувається горіння. Зола і шлак зсипаються через решітку в зольник. Топка закріплена всередині котла на зв'язках і повністю покрита водою, щоб максимально повно використовувати теплоту згоряння палива.
Котел пронизаний безліччю труб, званих димогарними і жаровими. оточених наповнює котел водою, за якими дим з топки проходить через весь котел, потрапляє в димову коробку і потім викидається в атмосферу через димову трубу. Димогарні і жарові труби є, таким чином, теплообмінником. який передає тепло згорілого палива воді в котлі.
Вода в казані нагрівається і закипає. Пара, що утворюється збирається в розташованому у верхній частині котла сухопарнику. який за своєю формою дещо нагадує дзвін або купол. У більшості паровозів пар потім проходить через пароперегрівача.
З пароперегрівача пар через труби надходить в парову машину. Золотник (золотниковий клапан) направляє пар поперемінно в передню і задню частини парового циліндра. приводячи розташований в циліндрі поршень в зворотно-поступальний рух. Цей рух за допомогою кривошипно-шатунного механізму трансформується в обертальний і передається колесам паровоза.
Відпрацьований пар через конусний пристрій (форсовий конус) направляється в димову трубу, де таким чином створюється тяга, необхідна для горіння палива в топці.
Слід зауважити, що проектування паровозів було дуже складним процесом, багато в чому вибір основних параметрів кожного елемента грунтувався на інтуїції інженерів, а не на строгих розрахунках.
В основному на паровозах в якості палива використовувався вугілля. У тих районах, де нафта була доступнішою вугілля, паровози також експлуатувалися на нафті (мазуті), також використовувалися дрова, але на початку 1920-х років від дров відмовилися у зв'язку з підвищенням потужності паровозів, так як теплотворної здатності дров вже не вистачало. Але в роки розрухи і в період Великої Вітчизняної війни використовувалися дрова і торф.
Автоматична подача палива.
Коли обсяги топок потужних паровозів досягли межі можливості їх опалення вручну, виникла нагальна потреба в створенні механічного углеподатчіка. Перші спроби створення механічного углеподатчіка - стокера - були зроблені в США в 1889 році. але вони виявилися незадовільними. Після багаторічних досліджень потужні паровози стали оснащуватися Стокера двох видів: з верхньої та нижньої подачею палива. Паровози з великою площею колосникових грат оснащувалися також Стокером «Дуплекс» - з двосторонньої верхньою подачею вугілля в топку. В СРСР стокери вперше були встановлені на паровозах ФД і ІС.