Vítám vás v historii na kolejích.

Parní stroj

4. ledna 2010 v 19:07 | Guláš |  Parní lokomotiva
Parní stroj

Lokomotivní parní stroj má tyto hlavní části: parní válce, pohon, rozvod a klikový mechanismus. Podle počtu válců se u klasických parních lokomotiv používaly parní stroje (obr. A):
a) dvojčité - po jednom válci na obou vnějších nebo vnitřních stranách rámu lokomotivy,
b) dvouválcové sdružené - zpravidla na pravé straně vysokotlaký válec (menší průměr) a na levé straně nízkotlaký válec (větší průměr),
c) trojčité - tři válce stejných průměrů, dva po stranách rámu a jeden uvnitř rámu,
d) tříválcové sdružené - uvnitř rámu vysokotlaký válec a vně rámu dva nízkotlaké válce,
e) čtyřválcové sdružené - dva vysokotlaké válce uvnitř rámu a dva nízkotlaké válce vně rámu,
f) čtyřčité - čtyři válce stejných rozměrů, dva válce uvnitř rámu a dva vně rámu (obdobně jako e).
Sdružené parní stroje pracují s dělenou expanzí páry. Pára předá nejprve část své energie ve vysokotlakém válci, kde se tato přemění v mechanickou práci, načež je přes přestupník převedena do válce nízkotlakého, kde předá zbývající energii a přemění ji tak v práci.
Provedeni parních válců a jejich umístění v rámu lokomotivy závisí na uspořádání lokomotivy. Buď se navrhují jako jednotlivé kusy nebo, zejména u víceválcových strojů, jsou navrženy jako jeden blok. Provedení lokomotivního parního stroje znázorňuje obr. B. V parním válci (1) je válcová dutina, ve které se pohybuje píst. Nad ní je umístěna šoupátková komora (2), která je svým provedením přizpůsobena typu vnitřního rozvodu. Na obr. D je zobrazena taková komora s pístovým šoupátkem a na obr. C komora pro dříve používané šoupátko ploché (29). Zvláštní uspořádání komory vyžadují ventilové rozvody. Šoupátková komora je zpravidla z obou stran uzavřena víky (3) s ucpávkami, kterými prochází šoupátková tyč. Parní válce jsou se šoupátkovými komorami propojeny kanály (4). Parní válce jsou vybaveny i příslušnou armaturou. Jsou to odvodňovací kohouty nebo ventily (5), pojišťovací (přetlakové) ventily (6), u lokomotiv s pístovými šoupátky vyrovnávače tlaků (7) pro jízdu bez páry, které zabraňují vysokým kompresím ve válci. Vyrovnávače se ovládají ručně táhlem nebo jsou samočinné. Dvouválcové sdružené stroje byly vybaveny rozjížděcím zařízením pro případ, kdy píst vysokotlakého válce byl v krajní (mrtvé) poloze a lokomotiva by se nemohla rozjet. Zařízení umožňovalo připustit páru o provozním tlaku do nízkotlakého válce s příznivou polohou pístu (ve střední poloze). Aby stroj při jízdě bez páry nenasával nečistoty z dýmnice, byl vybaven nasávacím ventilem (9) umístěným na přehřívačové skříni nebo na přestupníku, popř, ve spojení s pojišťovacím ventilem na válci jako tzv. Ricourův ventil (9a).
Klikový mechanismus parního stroje slouží k přeměně přímočarého pohybu pístu v otáčivý pohyb hnacího dvojkolí a skládá se z pístu s pístnicí (10), křižáku (11) s jedním nebo dvěma vodícími pravítky (12) a ojnice (13) uložené výkyvně na straně křižáku na křižákovém čepu a na druhé straně otočně na čepu zalisovaném v hnacím kole a plnícím tak funkci kliky. U lokomotiv s válci uvnitř rámu tuto funkci doplňuje zalomená náprava. Tažná sila lokomotivy je úměrná počtu hnaných náprav a jejich zatížení. Proto se k dosaženi velké tažné sily přenáší výkon od hnané nápravy spojnicemi (14) na další spřažené nápravy. Jejich počet se řídí druhem lokomotivy. Rychlíkové a osobní lokomotivy mají zpravidla 2 až 4 spřažená dvojkolí (včetně hnacího) a nákladní lokomotivy 4 až 6 spřažených dvojkolí. Pro mimořádně obtížné podmínky (velká stoupání, často provázená oblouky o malých poloměrech) byly v cizině konstruovány zvláště výkonné lokomotivy členěné soustav Mallet, Garrat a dalších.


Pára z parního kotle je přes regulátor přiváděna přítokovými rourami do šoupátkových komor (2). Šoupátko (28, resp. 29) rozděluje pak páru střídavě před nebo za píst a po vykonání práce v parním válci ji vypouští přes výfukové hrdlo příslušnou rourou do dyšny a dále do dýmnice a komína. Zařízení, které tuto distribuci páry umožňuje a ovládá, se jmenuje rozvod. Ten současně umožňuje hospodárné využití energie páry ve válcích řízením její expanze i změnu směru jízdy. Lokomotivní rozvody jsou proto označovány jako expanzní a vratné. Postupně jich byla zkonstruována celá řada. Pomineme-li ty nejstarší, byly nejčastěji používány rozvody kulisové. Z nich nejznámější byly Stephensonův, Allanův a Goochův, pracující se dvěma výstředníky a zejména pak rozvod Heusinger-Walschaertův, u kterého byly výstředníky nahrazeny protiklikou a vazbou na pohyb křižáku. V menší míře byly využívány i rozvody bezkulisové pákové, z nichž byl u nás nejznámější rozvod Gölsdorfův a v USA rozvod Bakerův. Zkoušely se i rozvody ventilové, z nichž je dobré jmenovat rozvody Caprottiho a Lentzův i u nás užívaný. Každý rozvod má vnější a vnitřní část. Vnější část tvoří výstředníky, tyče, páky a kulisa, tj. zařízení, prostřednictvím kterého je poháněn a ovládán rozvod vnitřní, tvořený šoupátkem či ventily a příslušnou komorou s příslušenstvím.
Heusingerův rozvod {obr. B) stejně jako ostatní typy jmenovaných rozvodů umožňuje tak nejen změnu směru chodu parního stroje, ale i změnu velikosti plnění válců parou, Z obrázku je možno i vysledovat, jak zmíněný rozvod pracuje. Šoupátko je současně ovládáno soustavou pák a táhel, jednak od křižáku, jednak od protikliky na hnacím čepu kola. Od křižáku se tak děje prostřednictvím unášeče (15), táhla unášeče (16) a předstihové páky (17). Druhý pohyb šoupátka je odvozen od protikliky (18) a výstředníkové tyče (19), která uděluje kývavý pohyb kulise (20). Ve výřezu kulisy je kluzátko, spojené s posuvnou šoupátkovou tyčí (21). Vratné zařízení u starších lokomotiv tvořil rozvodový stojan (22) s rozvodovým vřetenem a klikou. U novějších lokomotiv bylo toto zařízení nahrazeno pákou přestavovače rozvodu (23), popř. s pneumatickým servomotorem (24). Rozvodové táhlo (25) působí na přestavnou páku (26) a na závěsnice (27). Jimi lze ve výřezu kulisy zvedat nebo spouštět kluzátko a s ním i zadní konec posuvné šoupátkové tyče. Protože kulisa tvoří oblouk, posune se šoupátková tyč vpřed nebo vzad a tím se posune i šoupátko (28) do příslušné polohy. Poloha kluzátka v horní polovině kulisy zpravidla určuje pohyb lokomotivy vzad a v dolní polovině kulisy pohyb lokomotivy vpřed. Tyto polohy, včetně poloh přestavovacích částí, jsou na obrázku označeny písmeny P, S, Z (vpřed, střed, vzad). Polohou kluzátka mezi středem kulisy a krajními body jejího výřezu se nastavuje potřebná velikost plnění válců parou. Pístová šoupátka mohou být pevná (28), nebo samočinná vyrovnávací, např. typu Nicolai, Můller, Trofimov nebo Škoda (30), viz obr. D.
Změnou velikosti plnění se dosahuje výrazného snížení spotřeby páry a tím zvýšeni hospodárnosti práce parního stroje. Její podstata spočívá v tom, že se pára do válce nevpouští po celou dobu zdvihu pístu, ale jen po jeho určitou část, načež se po zbytek zdvihu nechá ve válci expandovat. Míra plnění se vyjadřuje v procentech jako poměr délky zdvihu, po který je pára do válce vpouštěna, ku délce zdvihu celého. Lokomotivní rozvod upravuje šoupátkem činnost páry ve válci tak, aby postupně proběhly na obou stranách pístu následující procesy (obr. E):
a) předchozí vstup páry, poloha 1 - 2,
b) vlastní plnění válce parou, poloha 2 - 3,
c) expanze - rozpínání páry ve válci, poloha 3 - 4,
d) předchozí výstup páry. z válce, poloha 4 - 5,
e) výfuk páry, poloha 5 - 6,
f) komprese zbylé páry ve válci, poloha 6 - 1 a na ni navazující nový předchozí vstup páry.
U lokomotiv se dvěma válci předbíhají kliky pohonu pravé strany zpravidla o 90° kliky pohonu levé strany lokomotivy. I u víceválcových strojů jsou hnací čepy vzájemně posunuty, aby výsledná tažná sila na obvodu kol byla co nejrovnoměrnější (obr. F). U našich trojčitých lokomotiv se pohon rozvodu prostředního válce odvozuje od protikliky na levém pohonu (lokomotivy ČSD řad 386.0, 367.0, 475.0, 476.0, 477.0, 486.0, 498.0 a 498.1), U čtyřválcových lokomotiv lze využít dvojitých šoupátek ovládaných vnějšími rozvody (např. lokomotivy řady 375.0). Na obr. F označují písmena a číslice: P - pravý válec, S - střední válec, L - levý válec, 1 - protiklika rozvodu středního válce, 2 - výstředníková tyč rozvodu středního válce. 3 - pomocný hřídel, 4 - táhlo střední kulisy, 5 - kulisa středního rozvodu.
Rychlost jízdy a velikost tažné sily lokomotivy řídí strojvedoucí regulátorem a změnou plnění. Regulátorem ovládá množství páry přiváděné k šoupátkovým komorám a změnou plnění pak množství páry vpouštěné přímo do válců během zdvihu. Při rozjezdu je proto plnění co možná největší, při jízdě do táhlých stoupání 50 až 60% a při vyšších rychlostech na rovinatých tratích může být sníženo na 20 až 40%. Parní stroj přitom za jízdy nepracuje s plným kotlovým přetlakem. Pouze v počáteční fázi rozjezdu se tlak ve válci blíží tlaku v kotli. Se vzrůstající rychlostí jízdy pak roste tlakový spád mezi tlakem v kotli a ve válcích, způsobený tlakovými ztrátami v přívodních rourách a vnitřním rozvodu. Konkrétní hodnoty jsou však vždy závislé na druhu a konstrukci lokomotivy.
Rozvod s vnějším plněním válců.
1 - Kulisa, 2 - Výstředník, 3 - Prodloužená šoupátková tyč, 4 - Předstihová páka, 5 - Křižák, 6 - Šoupátková komora se šoupátkem, 7 - Parní válec s pístem, 8 - Reverzní tyč. Na animovaném obrázku je bohužel nesprávné postavení kamene v kývavé kulise pro daný směr otáčení dvojkolí.
 

1 člověk ohodnotil tento článek.

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama