Wat is een stoomlocomotief?

Stoomlocomotieven zijn stoomaangedreven locomotieven. Stoomlocomotieven werden gebruikt vanaf het midden van de 19e eeuw tot het midden van de 20e eeuw.

De locomotieven werden getrokken door paarden in de wagen, die halverwege de 1500e eeuw in Duitsland werd ingezet. Met de uitvinding van de stoommachine in het begin van de 1700e eeuw, werden deze wegen omgezet in spoorwegen en de eerste stoomlocomotief werd in 1804 vervaardigd door Richard Trevithick en Andrew Vivian in Engeland. De locomotief werkte in Wales op de tramlijn "Penydarren" (Merthyr Tydfil), die dicht bij het spoor ligt. In de daaropvolgende periode werd de tweecilinderlocomotief van Matthew Murray in 1812 gebouwd voor de operator van de Vagonyolu Middleton Railway.

Deze ontwikkelingen in het VK versnelden de start van de VS en Tom Thumb, de eerste Amerikaanse stoomlocomotief die in 1829 aan de Baltimore-Ohio Railway werkte, begon aan deze lijn te werken, en de Thumb was een proefmodel en werd gelanceerd tijdens de openingsceremonie van de South Carolina Railway in Amerika. Best Friend of Charleston was de eerste succesvolle locomotief.

Ontwikkeling van stoomlocomotief

In de 25 jaar na de bouw van de Trevithick-locomotief werd een beperkt aantal stoomlocomotieven met succes ingezet op kolenhoudende spoorwegen. Tegen het einde van de Napoleontische oorlogen had ook deze stijging van de voerprijzen hier een grote invloed op. Omdat de Ievha-wegen gemaakt van gietijzer niet sterk genoeg waren om het gewicht van de stoomlocomotief te dragen, werden deze wegen met een "L" -gedeelte waar de wielen van de wagen passen vervangen door vlakke rails en flenswielen.

Stoomlocomotiefcilinder

George Stephenson, gebaseerd op de ervaring van zijn vorige ontwerpers in 1814, liet de locomotieven met vlakke ondergrond rijden op rails. In bijna alle voorgaande locomotieven waren de cilinders verticaal geplaatst en gedeeltelijk ondergedompeld in de ketel. In 1815 patenteerden Stephenson en Losh het idee om de hoofdaandrijfwielen rechtstreeks van de cilinders over te brengen via de bovenste krukken in plaats van het aandrijfvermogen van de zuiger naar het hoofdaandrijfwiel over te brengen. Het apparaat, dat het aandrijfvermogen met tandwielen overbrengt, veroorzaakte een schokkerige beweging, vooral wanneer er slijtage op grote tanden optrad. Het mechanisme, dat het vermogen rechtstreeks van de cilinder overdraagt, gaf de ontwerpers een grotere mate van vrijheid omdat het slanker is.

Stoomlocomotief Ketels

De locomotiefketels veranderden ook in een buisvormige vorm in de vorm van een magere buis, en vervolgens in een buisvormige vorm waar veel buizen naast elkaar bestonden, waardoor een breder verwarmingsoppervlak ontstond. In deze laatste vorm werd een reeks pijpen bevestigd aan een soortgelijke plaat, die te vinden was aan de kant waar de kachel brandde. Uitlaatdamp van de cilinders veroorzaakte een explosie toen deze door de pijpen ging en van het einde waar de rook naar de schoorsteen kwam, zodat het vuur in leven bleef terwijl de locomotief in beweging was. Terwijl een locomotief stond waar hij stond, werd een knoop gebruikt. Henry Booth, een accountant bij de Liverpool and Manchester Company, patenteerde een verdere ontwikkeling, het multipijpongeval, in 1827. Stephenson gebruikte de huidige uitvinding ook op zijn locomotief genaamd Rocket (maar eerst moest hij zeer lange proeven doen om ervoor te zorgen dat de verbindingsringen op de eindplaten waaraan koperen buizen waren bevestigd niet lekten).

Na 1830 nam de stoomlocomotief de vorm aan die het nu bekend is. De cilinders waren horizontaal of licht hellend geplaatst aan het einde waar de rook naar buiten kwam, en als de brandweerplaats aan het einde was waar de kachel werd verbrand.

Stoomlocomotief chassis

Omdat de rollen en assen uit de aansluiting op de ketel kwamen of ze direct onder de ketel plaatsten, was een frame nodig om de verschillende onderdelen bij elkaar te houden. Het stangframe, voor het eerst gebruikt in Britse locomotieven, werd al snel geïmplementeerd in de VS en verhuisde van smeedijzer naar gietstaal. De rollen zijn buiten het frame gemonteerd. In Engeland werd het stangframe vervangen door een plaatframe. Hierin bevinden de cilinders zich in het frame en zijn er veerophangingen (spiraalvormig of bladvormig) voor de frames en de aslagers (geoliede lagers) om de assen vast te houden.

Met de introductie van staal in de ketelbouw na 1860 was het mogelijk om met hogere drukken te werken. Tegen het einde van de 19e eeuw werd de druk van 12 bar wijdverbreid in locomotieven; Als het een locomotief is, werd er begonnen met een druk van 3,8 bar. Deze druk nam in dit tijdperk toe tot 17,2 bar. In 1890 werden de cilinders van de sneltreinlocomotieven gemaakt met een diameter van 51 cm en een slag van 66 cm. Later, in landen als de Verenigde Staten, nam de cilinderdiameter toe tot 81 cm en begonnen zowel locomotieven als wagons groter te worden.

In de eerste locomotieven waren er pompen aangedreven door assen. Deze werkten echter alleen terwijl de motor liep. De injector werd gevonden in 1859. Stoom (of later uitlaatgas) uit de ketel sproeide door de kegelvormige grove spuitmond (diffusor) en vulde het water met een hogere druk in de ketel. Een "terugslagklep" (eenrichtingsklep) hield de stoom in de ketel. De droge stoom werd ofwel van de bovenkant van de ketel gehaald en opgevangen in een geperforeerde buis of van een punt bovenaan de ketel en opgevangen in de stoomdruppel. Deze droge stoom werd vervolgens overgebracht naar een regelaar en de regelaar regelde de distributie van de droge stoom. De belangrijkste ontwikkeling bij stoomlocomotieven was de introductie van oververhitting.

De gebogen pijp, die stoom door een gasleiding naar de oven voert en vervolgens naar een collector aan de voorkant van de ketel, is uitgevonden door Wilhelm Schmidt en gebruikt door andere ingenieurs. De besparingen in brandstof, vooral water, waren meteen duidelijk. Zo werd 'verzadigde' stoom geproduceerd bij een druk van 12 bar en een temperatuur van 188 °C; deze stoom zette snel uit in de cilinders en werd verwarmd tot nog eens 93°C. Zo konden locomotieven in de 20e eeuw met hoge snelheden rijden, zelfs met korte uitschakeltijden van 15%. Vooruitgang zoals stalen wielen, ketelvoeringen van glasvezel, zuigerkleppen met lange spoed, directe stoomdoorgangen en oververhitting droegen bij aan de laatste fase van de toepassing van stoomlocomotieven.

Stoom uit de ketel werd ook voor andere doeleinden gebruikt. Om de tractie te vergroten, in plaats van te gieten, werd "zandstralen" gebruikt met stoom, wat in 1887 de wrijvingskracht verhoogde. De hoofdremmen werden bediend met een vacuüm van de machine of met perslucht van een stoompomp. Daarnaast werd voorzien in stoomverwarming die via pijpen naar de wagons werd vervoerd en werd elektrisch licht verkregen uit de stoomdynamo (generator).