Редукторный паровоз

« Шай» — один из самых популярных паровозов с редуктором.

Паровоз с редуктором — это тип паровоза которого используется зубчатая передача, обычно понижающая передача , в трансмиссии , в отличие от обычной конструкции с прямым приводом.

Эта передача является частью механизма внутри локомотива, и ее не следует путать с шестерней , которая перемещает реечный локомотив по стойке между рельсами. Построенные паровозы с редуктором были построены на обычных путях и полагались на сцепление между колесами и рельсом.

В отличие от обычных паровозов, они не классифицируются по колесной формуле. Вместо этого они классифицируются по модели и количеству имеющихся у них грузовиков.

Объяснение и обоснование

паровозе В обычно используемом поршни непосредственно прикреплены к кривошипам на ведущих колесах ; таким образом, зубчатая передача отсутствует, один оборот ведущих колес эквивалентен одному обороту кривошипа и, следовательно, двум рабочим ходам на поршень (паровозы почти повсеместно имеют двойное действие , в отличие от более привычного двигателя внутреннего сгорания ).

Максимальная частота вращения достаточно фиксирована для данной технологии двигателя. Учитывая отсутствие какой-либо трансмиссии с переменным передаточным числом между поршневым двигателем и колесами, конструктор вынужден искать компромисс между желаемым крутящим моментом и желаемой максимальной скоростью; это определяет радиус ведущих колес. Радиус кривошипа, прикрепленного к колесу, конечно, меньше этого; его радиус определяет длину хода поршня. Оно не может быть слишком большим, поскольку локомотив не сможет производить достаточно пара для снабжения этих больших цилиндров на скорости; он не может быть слишком маленьким, иначе располагаемый пусковой момент и, следовательно, тяговое усилие будут слишком малы, и локомотив не сможет запустить поезд.

Для многих промышленных применений требуется низкоскоростной локомотив с достаточным пусковым тяговым усилием. Эти отрасли варьируются от горнодобывающей промышленности и карьеров до лесного хозяйства и лесозаготовок . Крутые уклоны, особенно если путь построен дешево и не приспособлен для высоких скоростей, также будут способствовать использованию локомотива с высоким тяговым усилием. Хотя компромисс между скоростью и крутящим моментом можно отрегулировать в пользу крутящего момента и тягового усилия за счет уменьшения размера ведущих колес, существует практический предел, ниже которого это невозможно сделать, не сделав ход поршня слишком коротким при прямом ходе. управляемый локомотив.

Решение состоит в том, чтобы отделить кривошип от колес, что, во-первых, позволит обеспечить разумный ход поршня и радиус кривошипа, не требуя больших, чем желательно, ведущих колес, а во-вторых, позволит снизить скорость вращения за счет зубчатой передачи. Такой локомотив является моторедукторным . Большинство из них были и остаются односкоростными, но некоторые использовали коробку передач с переменным передаточным числом и несколько передаточных чисел.

Типы моторедукторных локомотивов

Подавляющее большинство локомотивов с редуктором в мире были построены по одной из трех различных конструкций: лицензированных и официальных, или клонов, созданных после истечения срока действия ключевых патентов. Из типов локомотив Шая был самым многочисленными и известными. Подавляющее большинство из них работало в регионе Северной Америки , но некоторые из них использовались в различных частях Южной Америки и немалое количество в Австралии и Новой Зеландии , включая типы отечественной разработки.

Это были не первые локомотивы, в которых использовалась зубчатая передача. Ричарда Тревитика В локомотиве Коулбрукдейл вместо боковых тяг использовалась большая шестерня для соединения коленчатого вала с ведущими осями с чистым передаточным числом 1:1 . Первые локомотивы Grasshopper (1832 г.), Crab (1837 г.) и Mud Digger (1842 г.), построенные для железной дороги Балтимора и Огайо, использовали передаточные числа порядка 2: 1, так что каждый оборот коленчатого вала вызывал примерно два оборота ведущих осей. . Это позволило использовать относительно небольшие ведущие колеса без ущерба для скорости. ^[1]

Локомотив Шая

Локомотив Шэя имеет смещенный котел с многоцилиндровым двигателем, прикрепленным к нему на противоположной стороне, приводящим в движение продольный вал, соединенный с осями через конические шестерни (см. также Эфраима Шея , изобретателя).

Локомотив «Климакс»

классов B и C Локомотивы Climax имеют два наклонных цилиндра, приводящие в движение поперечный коленчатый вал, соединенный с продольным карданным валом, расположенным по центру локомотива и приводящим в движение тележки с приводом через внутреннюю передачу.

Существовал также более ранний вариант Climax класса A с вертикально установленной паровой машиной морского типа, работающей через аналогичную трансмиссию через двухскоростную коробку передач.

Локомотив Хейслера

Локомотив Heisler имеет паровой двигатель V-образного типа, по одному цилиндру с каждой стороны котла, прикрепленный к расположенному в центре продольному карданному валу, снова приводящемуся в движение колеса.

Другие типы

Помимо трех упомянутых основных дизайнов, существовали и другие дизайны и клоны:

Завод Sentinel Waggon Works построил множество маневровых локомотивов с редуктором нескольких конструкций, в основном с вертикальными водотрубными котлами и высокоскоростными закрытыми тарельчатыми двигателями. В этих котлах высокого давления сочетались высокоредукторная передача, обеспечивающая высокий крутящий момент на низких скоростях. ^[2]
Локомотив Willamette представлял собой улучшенный клон локомотива Shay, произведенный в ограниченном количестве компанией Willamette Iron & Steel (более известной своими паровыми двигателями с осликами ) после истечения срока действия основных патентов. Заказчики лесозаготовок на западном побережье требовали улучшения детального проектирования и применения более современных локомотивных технологий в локомотивах с редуктором; Лима (производители Шая) медлили. Willamette стал ответом на это.
Davenport Locomotive Works владела серией патентов на коробки передач, предназначенные для движения между рамами локомотивов с боковой тягой, первый из которых был выдан в 1913 году и имел открытую передачу. ^[3]^[4] Более поздние усовершенствования имели полностью закрытые шестерни. ^[5]^[6]^[7] Она предлагалась как односкоростная, так и двухскоростная трансмиссия и использовалась в четырех- и шестисцепных локомотивах с боковой тягой, при этом вход коленчатого вала в коробку передач находился сразу за задним водителем . ^[8] Более крупные сочлененные локомотивы были построены с двумя четырехсцепными тележками с редуктором, с цилиндрами на внутренних концах и коробками передач снаружи. ^[9] Давенпорт рекламировал эти локомотивы для использования в промышленности, карьерах и лесозаготовках. ^[10]
Компания Bell Locomotive Works продавала линейку небольших промышленных локомотивов на основе модульных, полностью закрытых двухцилиндровых «паровых двигателей», приводимых в движение ведущими осями. ^[11]^[12]^[13]^[14]
Компания A & G Price Ltd из Темзы, Новая Зеландия, построила несколько локомотивов с редуктором, часто отечественных вариантов типов Climax A, Climax B или Heisler. Тем не менее, они произвели тип, известный как «16-колесный» (0-4-4-4-4-0), который также производился другим производителем из Новой Зеландии, Johnson Brothers из Инверкаргилла. Последним паровым двигателем Прайса был локомотив Heisler , построенный через 3 года после того, как был построен последний американский Heisler.
Эвелинг и Портер построили несколько локомотивов с редуктором, которые, по сути, представляли собой тяговые двигатели с с ребордами колесами . В ранних версиях использовался цепной привод, но в более поздних версиях использовались прямозубые шестерни .
Компания Avonside Engine Company произвела небольшое количество узкоколейных паровозов с редуктором для плантаций сахарного тростника в Натале . По конструкции они были похожи на Heislers.
В локомотиве Китсон-Стилл использовались разные концы одних и тех же цилиндров для паровой или дизельной силовой установки. Кривошип находился над рамой, а зубчатая передача фиксированного редуктора соединяла его с центральной осью.
В 1899 году Wiener Lokomotivfabrik, Флоридсдорф, Австрия, произвела узкоколейные зубчатые локомотивы с зубчатым колесом, работавшие на Ахензееской железной дороге .
Локомотивы «кофейники» с вертикальным котлом часто имели редуктор, а вот локомотивы Де Винтона - нет.

Сегодня

С упадком коммерческого использования паровой тяги аналогичным образом сократилось коммерческое использование локомотивов с редуктором.

Некоторые паровозы с редуктором до сих пор работают на сахарных плантациях Индонезии и, несомненно, в других местах. ^{[ нужна ссылка ]}, но в большинстве стран их сейчас можно увидеть только на туристических маршрутах, в заповедниках и музеях. Особым преимуществом при производстве тростникового сахара является возможность использовать высушенные твердые остатки прессования тростника (см. Багассу ) в качестве топлива с незначительными затратами при условии, что для обслуживания локомотивов доступна недорогая техническая рабочая сила.

Австралия

Железная дорога Пыхтящего Билли в Виктории, Австралия :
- Класс B Climax 1694. Куплен Лесной комиссией Виктории в 1928 году для перевозки бревен по лесному трамваю Тайерс-Вэлли, который ответвлялся от железной дороги Мо-Валхалла к востоку от Мельбурна. После вывода из эксплуатации локомотива в начале 1950-х годов он хранился (заброшен) на государственной лесопилке в Эрике, пока в 1965 году не был передан в музей Пыхтящего Билли для статической экспозиции. В 1980-х годах восстановлен на пару на железной дороге Пыхтящего Билли. Капитальный ремонт был завершен, и он вернулся в строй в воскресенье, 8 сентября 2013 года. ^[15]
- Построенный Лимой локомотив Shay с железной дороги Али-шань на Тайване , хотя он еще не восстановлен.

Канада

В Канадском музее науки и технологий в Оттаве, Онтарио, есть действующий локомотив Shay класса B грузоподъемностью 50 коротких тонн (45 длинных тонн; 45 тонн), который работает по воскресеньям и средам в июле и августе.
Центр изучения лесов Британской Колумбии в Дункане, Британская Колумбия . Магазины «Шайс — Лима» под номерами 2475 (дисплей) и 3147 (не работают в ожидании ремонта котла). Магазины «Климакс» под номерами 1057 (витринный) и 1359 (действующий).

Индонезия

Широкий выбор типов до сих пор используется на сахарных заводах. Большинство из них представляют собой локомотивы с длинной колесной базой 0-10-0 , в которых используется техника шарнирного сочленения, включающая зубчатую передачу на крайние оси, причем внутренняя пара имеет прямой привод.

Новая Зеландия

Шантитаун , Западное побережье:
- Хейслер, производители нет. 1494 г. (не восстановлен)
- Climax, изготовитель № 1203 (выведен из эксплуатации в ожидании капитального ремонта)
Линия Пукемиро , Пукемиро:
- Хейслер, производители нет. 1063 (только детали. Двигатель и 2 тележки)
- Хейслер, производители нет. 1082 (ожидает капитального ремонта)
- Кульминация, создателей нет. 1650 г. (на реставрации 2014 г.)
- Цена Cb 117 (клон Climax класса A, восстановлен, работоспособен)
- Цена E 111 (клон Climax класса B, на статической реставрации 2014 г.)
«Паровая сцена», Крайстчерч:
- Цена V 148 (клон Heisler, в рабочем состоянии)

Те Авамуту«Кульминация», мастер № 1317 (на статической реставрации 2014 г.)

«Парк наследия Ферримид», Крайстчерч:
- Хейслер, производители нет. 1450 (невосстановленный)
- Цена Cb 113 (клон Climax класса A, восстановленный)
Заповедник Мавера, Ред Джекс , рядом с SH7 , ^[16] невосстановленный G&D Дэвидсон 1913 0-4-4-0 ^[17]

Великобритания

Сохранилось около 30 Стражей и несколько Эвелингов и Портеров. Несколько примеров показаны ниже:

Железнодорожный центр Бакингемшира :
- два Эвелинга и Портеров
- два стража
Паровая железная дорога Эмбсей и Болтон-Эбби
- один Страж
Железнодорожный трест Нортгемптоншира Айронстоун
- два стража
Железная дорога Рашден, Хайэм и Веллингборо
- Один Эвелинг и Портер

Модель Aveling & Porter 2-2-0WT Blue Circle много раз меняла владельца. Последнее известное местонахождение — железная дорога Рашден, Хайэм и Веллингборо .

Соединенные Штаты

В Америке паровозы с редуктором не используются в коммерческих целях. Однако некоторые из них работают на туристических линиях.

В государственном парке Cass Scenic Railroad в Западной Вирджинии используются только локомотивы с редуктором, а также самый большой сохранившийся и последний локомотив Shay, когда-либо построенный, - 162-тонная бывшая железная дорога № 6 Западной Мэриленда . У железной дороги также есть локомотив Climax и Heisler, что позволяет увидеть все три типа.
в На узкоколейной железной дороге Roaring Camp и Big Trees Фелтоне , Калифорния , есть несколько действующих Shays, редко эксплуатируемый Heisler и Climax, ожидающий восстановления.
Центральная железная дорога Уайт-Маунтин на торговом посту Кларка в Линкольне, штат Нью-Гэмпшир , управляет туристической линией Climax #6, построенной в 1920 году (строительный номер 1603). У Кларка также есть последний оставшийся Шэй в Новой Англии. «Шай» не работает, но находится на хранении. У Clark's также есть 32-тонный локомотив Heisler, который ожидает замены стоек.
65-тонный локомотив «Лима» 1922 года выпуска с тремя вагонами конструкции Шэя выставлен на статической выставке в Travel Town музее под открытым небом в Лос-Анджелесе .
В Музее Юго-восточной железной дороги в Дулуте, штат Джорджия , есть любовно отреставрированный двухгрузовый автомобиль Heisler (№9), который выставлен на статической экспозиции в главном выставочном зале. Heisler окрашен для компании Campbell Limestone Co и находится в отличном состоянии.
На живописной железной дороге Маунт-Рейнир в штате Вашингтон находится в эксплуатации 99-тонный грузовик West Fork Logging Heisler #91, 70-тонный Hillcrest Lumber Climax #10, 95-тонный Pickering Lumber Shay #11 в ожидании работы котла, а также 75-тонная компания Rayonier Willamette № 2 работает и является единственной работающей компанией Willamette.
Силвер -Крик и железная дорога Стивенсона во Фрипорте, штат Иллинойс . Работает цех Heisler № 1260.
Железная дорога Дурбин и Гринбриер-Вэлли в Дурбине, Западная Вирджиния . Климатический цех № 1059 в работе.
Железная дорога Самптер -Вэлли в Бейкер-Сити, штат Орегон . Работает цех №1306 Heisler.
Живописная железная дорога побережья Орегона в Гарибальди, штат Орегон . Магазин Heisler №1198 в работе.
Железная дорога Фостер-Брук и Стейт-Лайн в Брэдфорде, штат Пенсильвания . 2 фута ( 610 мм ) Узкая колея ^[18] Шей (цех № 3118 Лимского локомотивного завода) в рабочем состоянии. Не доступен для публики.
Джорджтаунская кольцевая железная дорога в Джорджтауне, штат Колорадо . Шей (цех № 3199 Лимского локомотивного завода) в рабочем состоянии.
Железная дорога Йосемити-Маунтин-Шугар-Пайн в Шугар-Пайн, Калифорния.
В Музее пара Хесстона в Хесстоне, штат Индиана, есть действующий локомотив Шая , который был впервые восстановлен в 1975 году. Он был серьезно поврежден во время пожара 1985 года, но снова восстановлен в период с 2000 по 2006 год, к 50-летию фонда. Реставрация с тех пор продолжается, и «Биг Шей» начнет предлагать аттракционы посетителям музея в выходные 5 августа 2023 года.

Тайвань

на Лесная железная дорога Алишань Тайване в прошлом эксплуатировала 22 локомотива Shay, самый старый из которых датирован 1910 годом. Архивировано 17 апреля 2016 г. в Wayback Machine . Шестнадцать из первоначальных 22 сохранились: 3 в рабочем состоянии и 1 на железной дороге Пыхтящий Билли .

См. также

Ссылки

^ Дж. Сноуден Белл, Ранняя движущая сила железной дороги Балтимора и Огайо ; см. главы I и IV.
^ «Статья в Энциклопедии ЛНЭР о дозорном классе Y10» .
^ Лорин В. Баргер, Шарнирно-сочлененный двигатель, патент США № 1 060 883 , выдан 6 мая 1913 г.
^ Элмер Ф. Бэкер, Грузовик для локомотива с шарнирно-сочлененной рамой, патент США № 1 242 308 , выдан 9 октября 1917 г.
^ Элмер Ф. Бэкер, Локомотив с редуктором, патент США № 1 360 709 , выдан 30 ноября 1920 г.
^ Элмер Ф. Бэкер, Локомотив с редуктором, патент США № 1369212 , выдан 22 февраля 1921 г.
^ Элмер Ф. Бэкер, Локомотив с редуктором, патент США № 1 397 716 , выдан 22 ноября 1921 г.
^ Davenport Locomotive Works, Локомотивы со штанговым и зубчатым приводом, Горный каталог (издание Metal and Quarry Edition), 2-й выпуск , Keystone Consolidated Publishing Co., Питтсбург, 1922; страница 347.
^ Лорин В. Баргер, Система паровых труб, патент США № 1 292 990 , выдан 4 февраля 1919 г.
^ Давенпортский локомотивный завод, Реклама, The Timberman, Vol. XXV , № 7 (май 1924 г.); стр. 189. То же объявление появляется на стр. 189 июльских, августовских, сентябрьских и октябрьских номеров.
^ Локомотив, работающий на легком масле, подрядчики, Муниципальный журнал, Vol. XXXIV , № 1 (2 января 1913 г.); страница 40.
↑ Харви В. Белл, Локомотив, патент США № 1 084 388 , выдан 13 января 1914 г.
↑ New Bell Locomotive, Подрядчик , 15 февраля 1916 г.; страница 46.
^ Промышленный локомотив Bell с масляным котлом, Журнал «Локомотив» и «Обзор железных дорог и вагонов» , Том XXVIII, № 358 (15 июня 1922 г.); стр. 162.
^ «Кульминация 1694 снова набирает обороты» . Общество охраны Пыхтящего Билли . Архивировано из оригинала 24 июня 2014 года . Проверено 24 июня 2014 г.
^ «Шоссе штата 9, 7, Арнольд-Вэлли» . Карты Гугл . Проверено 15 сентября 2022 г.
^ «Выживший Дэвидсон» . www.trainweb.org . Проверено 15 сентября 2022 г.
^ Строительная компания Good Roads № 3118

Внешние ссылки

Завод паровозов с редуктором

[1] Дж. Сноуден Белл, Ранняя движущая сила железной дороги Балтимора и Огайо ; см. главы I и IV.

[2] «Статья в Энциклопедии ЛНЭР о дозорном классе Y10» .

[3] Лорин В. Баргер, Шарнирно-сочлененный двигатель, патент США № 1 060 883 , выдан 6 мая 1913 г.

[4] Элмер Ф. Бэкер, Грузовик для локомотива с шарнирно-сочлененной рамой, патент США № 1 242 308 , выдан 9 октября 1917 г.

[5] Элмер Ф. Бэкер, Локомотив с редуктором, патент США № 1 360 709 , выдан 30 ноября 1920 г.

[6] Элмер Ф. Бэкер, Локомотив с редуктором, патент США № 1369212 , выдан 22 февраля 1921 г.

[7] Элмер Ф. Бэкер, Локомотив с редуктором, патент США № 1 397 716 , выдан 22 ноября 1921 г.

[8] Davenport Locomotive Works, Локомотивы со штанговым и зубчатым приводом, Горный каталог (издание Metal and Quarry Edition), 2-й выпуск , Keystone Consolidated Publishing Co., Питтсбург, 1922; страница 347.

[9] Лорин В. Баргер, Система паровых труб, патент США № 1 292 990 , выдан 4 февраля 1919 г.

[10] Давенпортский локомотивный завод, Реклама, The Timberman, Vol. XXV , № 7 (май 1924 г.); стр. 189. То же объявление появляется на стр. 189 июльских, августовских, сентябрьских и октябрьских номеров.

[11] Локомотив, работающий на легком масле, подрядчики, Муниципальный журнал, Vol. XXXIV , № 1 (2 января 1913 г.); страница 40.

[12] Харви В. Белл, Локомотив, патент США № 1 084 388 , выдан 13 января 1914 г.

[13] New Bell Locomotive, Подрядчик , 15 февраля 1916 г.; страница 46.

[14] Промышленный локомотив Bell с масляным котлом, Журнал «Локомотив» и «Обзор железных дорог и вагонов» , Том XXVIII, № 358 (15 июня 1922 г.); стр. 162.

[15] «Кульминация 1694 снова набирает обороты» . Общество охраны Пыхтящего Билли . Архивировано из оригинала 24 июня 2014 года . Проверено 24 июня 2014 г.

[16] «Шоссе штата 9, 7, Арнольд-Вэлли» . Карты Гугл . Проверено 15 сентября 2022 г.

[17] «Выживший Дэвидсон» . www.trainweb.org . Проверено 15 сентября 2022 г.

[18] Строительная компания Good Roads № 3118

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]