« Шай» — один из самых популярных паровозов с редуктором.
Паровоз с редуктором — это тип паровоза, в трансмиссии которого используется зубчатая передача, обычно понижающая передача , 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
В обычно используемом паровозе 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 линий, 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.
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»
Локомотив Climax класса C
Локомотивы Climax классов B и C 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 — обратите внимание на расположение цилиндра.
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 локомотивах с четырьмя и шестью сцепками с боковой тягой, при этом вход коленчатого вала в коробку передач находился сразу за ней. задний водитель . [8] Более крупные сочлененные локомотивы были построены с двумя 4-сцепными 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 ведущие оси. [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. Однако 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.
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 паровозы Де Винтона - нет.
Сегодня
С упадком коммерческого использования паровой тяги аналогичным образом сократилось коммерческое использование локомотивов с редуктором.
Некоторые паровозы с редуктором все еще работают на сахарных плантациях Индонезии и, без сомнения, в других местах , но в большинстве стран их теперь 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.
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 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.
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.
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 локомотивы Climax и Heisler, что позволяет увидеть все три типа.
Центральная железная дорога Уайт-Маунтин у торгового поста 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 музее под открытым небом Travel Town в Лос-Анджелесе .
В Музее Юго-восточной железной дороги в Дулуте, штат Джорджия , есть любовно отреставрированный двухгрузовый автомобиль Heisler (№9), который выставлен на статической выставке 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 Фостер-Брук и Стейт-Лайн в Брэдфорде, штат Пенсильвания . Узкая колея 2 фута ( 610 мм ) [18] Шей (цех № 3118 Лимского локомотивного завода) в рабочем состоянии. Не доступен для публики.
В Хесстонском музее пара 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.
^ Дж. Сноуден Белл, Ранняя движущая сила железной дороги Балтимора и Огайо; см. главы I и IV.
^ "Статья в энциклопедии LNER о классе Sentinel 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, Том. 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.
.jpg/1280px-Wheel_on_%E2%80%9CPeggy,%E2%80%9D_a_Lima_Shay_Geared_Steam_Locomotive_(SN_2172).jpg)
