Тяговый двигатель — это паровой трактор, используемый для перемещения тяжелых грузов по дорогам, вспашки земли или для подачи энергии в выбранное место. Название происходит от латинского tractus , что означает «тянуть», поскольку основная функция любого тягового двигателя — тянуть за собой груз. Иногда их называют дорожными локомотивами , чтобы отличать их от железнодорожных локомотивов , то есть паровых двигателей, которые ездят по рельсам.
Тяговые двигатели, как правило, большие, прочные и мощные, но также тяжелые, медленные и сложные в маневрировании. Тем не менее, они произвели революцию в сельском хозяйстве и дорожном транспорте в то время, когда единственным альтернативным первичным двигателем была тягловая лошадь .
Они стали популярны в промышленно развитых странах примерно с 1850 года, когда были разработаны первые самоходные переносные паровые двигатели для сельскохозяйственного использования. Производство продолжалось вплоть до начала 20-го века, когда конкуренция со стороны тракторов с двигателем внутреннего сгорания привела к тому, что они вышли из моды, хотя некоторые из них продолжали использоваться в коммерческих целях в Соединенном Королевстве вплоть до 1950-х годов и позже. Все типы тяговых двигателей теперь вытеснены из коммерческого использования. Тем не менее, по всему миру сохранилось несколько тысяч экземпляров, многие из которых находятся в рабочем состоянии. В течение года в Соединенном Королевстве и других странах проводятся паровые ярмарки, на которых посетители могут увидеть работающие тяговые двигатели вблизи.
Тяговые двигатели были громоздкими и плохо подходили для пересечения мягкой или тяжелой почвы, поэтому их сельскохозяйственное использование обычно осуществлялось либо «на ремне» — приводя в действие сельскохозяйственную технику посредством непрерывного кожаного ремня, приводимого в действие маховиком, формой отбора мощности — или парами, перетаскивая орудие на тросе с одной стороны поля на другую. Однако там, где позволяли почвенные условия, предпочиталась прямая буксировка орудий («с дышла » ); в Америке это привело к разностороннему развитию парового трактора . Помимо этого, американские конструкции были гораздо более разнообразными, чем британские, с использованием другого положения котла, количества колес и размещения поршней. [1] Кроме того, американские двигатели часто имели более высокую максимальную скорость, чем британские, а также могли работать на соломе. [2]
.jpg/1280px-Aveling_&_Porter_traction_engine_'Avellana'_(15287456878).jpg)
_(14773357222).jpg/1280px-thumbnail.jpg)
Ограниченность технических знаний и производственных технологий привела к тому, что практичные дорожные транспортные средства, работающие на паре, начали появляться только в начале 19 века. В 1841 году Ransomes, Sims & Jefferies выпустили ранний тяговый двигатель. Конструкция (которую вела лошадь, чтобы управлять ею) не привлекла покупателей. [3] Они попытались снова в 1849 году, на этот раз без рулевой лошади, но машина была недостаточно разработана для молотьбы, для которой она была разработана. [3]
Коммерчески успешный тяговый двигатель был разработан в результате эксперимента в 1859 году, когда Томас Эвелинг модифицировал переносной двигатель Clayton & Shuttleworth , который приходилось перевозить с места на место лошадьми, в самоходный. [3] Это изменение было сделано путем установки длинной приводной цепи между коленчатым валом и задней осью. Эвелинг считается «отцом тягового двигателя». [4] Первый двигатель Эвелинга все еще требовал лошади для управления. [5] Другие влияния оказали существующие транспортные средства, которые были первыми, которые стали называться тяговыми двигателями, такие как двигатели Boydell, производимые различными компаниями, и те, которые были разработаны для перевозки по дорогам Бреем. Первая половина 1860-х годов была периодом больших экспериментов, но к концу десятилетия стандартная форма тягового двигателя эволюционировала и мало изменилась в течение следующих шестидесяти лет.
В рамках этих усовершенствований рулевое управление было улучшено, чтобы больше не нуждаться в лошади, а приводная цепь была заменена шестернями. [5] В Америке тяговые двигатели, оснащенные непрерывными гусеницами , использовались с 1869 года. [1] Компаундные конструкции двигателей были представлены в 1881 году. [6] Пока качество дорог не улучшилось, спрос на более быстрые транспортные средства был невелик, и двигатели были соответствующим образом адаптированы для их использования на неровных дорогах и сельскохозяйственных тропах.
Вплоть до первых десятилетий двадцатого века производители продолжали искать способ достичь экономического потенциала прямой вспашки, и, особенно в Северной Америке, это привело к американской разработке парового трактора . Британские компании, такие как Mann's и Garrett, разработали потенциально жизнеспособные двигатели прямой вспашки; однако рыночные условия были против них, и они не смогли завоевать широкую популярность. Эти рыночные условия возникли после Первой мировой войны , когда в результате политики британского правительства образовался избыток избыточного оборудования. Было построено большое количество плужных двигателей Fowler для увеличения площади обрабатываемых земель во время войны, и с 1917 года импортировалось много новых легких тракторов Fordson F.
Дорожный пар исчез из-за ограничений и сборов, которые увеличили их эксплуатационные расходы. К 1921 году паровые тракторы продемонстрировали явные экономические преимущества по сравнению с лошадиными силами для перевозки тяжелых грузов и коротких поездок. Однако бензиновые грузовики начали показывать лучшую эффективность и могли быть куплены дешево в качестве военного излишка; на загруженном маршруте 3-тонный бензиновый грузовик мог сэкономить около 100 фунтов стерлингов в месяц по сравнению с его паровым эквивалентом, несмотря на ограничительные ограничения скорости и относительно высокие цены на топливо и расходы на техническое обслуживание. [7]
В течение 1920-х и 1930-х годов существовали более жесткие ограничения на паровые перевозки по дорогам, включая ограничения по скорости, дыму и испарениям [8] и «налог на смачивание», где налог был пропорционален размеру смоченной поверхности котла; это сделало паровые двигатели менее конкурентоспособными по сравнению с отечественными двигателями внутреннего сгорания (хотя импорт облагался налогом до 33%). В результате отчета Солтера о дорожном финансировании в 1933 году был введен « налог на осевую нагрузку », чтобы взимать с коммерческих автотранспортных средств большую плату за расходы на содержание дорожной системы и покончить с восприятием того, что бесплатное пользование дорогами субсидирует конкурентов железнодорожных грузоперевозок. Налог взимался всеми автоперевозчиками пропорционально нагрузке на ось и был особенно ограничительным для паровых двигателей, которые были тяжелее своего бензинового эквивалента. [9]
Первоначально импортируемая нефть облагалась налогом гораздо выше, чем уголь, произведенный в Британии, но в 1934 году Оливер Стэнли , министр транспорта , снизил налоги на мазут, одновременно увеличив сбор в Дорожный фонд на локомотивы до 100 фунтов стерлингов в год (что эквивалентно примерно 9000 фунтов стерлингов сегодня, 2024), что вызвало протесты производителей двигателей, перевозчиков, шоуменов и угольной промышленности. Это было во время высокой безработицы в горнодобывающей промышленности, когда паровой транспортный бизнес представлял собой рынок в 950 000 тонн угля в год. Налог был разрушительным для бизнеса большегрузных перевозчиков и шоуменов и ускорил списание многих двигателей. [10]
Последние новые тяговые локомотивы, построенные в Великобритании, были построены в 1930-х годах, хотя многие из них продолжали использоваться в коммерческих целях еще долгие годы, пока оставались опытные машинисты, способные ими управлять.
Возможно, первой организацией, проявившей общий интерес к сохранению тяговых двигателей, было Общество локомотивов, созданное в 1937 году. [11]
С 1950-х годов начало формироваться «движение по сохранению», поскольку энтузиасты осознали, что тяговые двигатели находятся под угрозой исчезновения. Многие из оставшихся двигателей были куплены энтузиастами и восстановлены до рабочего состояния. Ралли тяговых двигателей начались, изначально как гонки между владельцами двигателей и их подопечными, позже превратившись в значительные туристические достопримечательности, которые проводятся во многих местах каждый год.
Traction Engine Register регистрирует сведения о тяговых двигателях, паровых дорожных катках, паровых вагонах, паровых пожарных машинах и переносных двигателях, которые, как известно, сохранились в Соединенном Королевстве и Ирландской Республике. Он зарегистрировал 2851 самоходный двигатель и вагон, 687 переносных двигателей (несамоходных), 160 паровых пожарных машин, существующих в 2016 году. Новое издание Регистра запланировано на 2020 год. [ требуется обновление ] Ранее в мае 2011 года неизвестный источник подсчитал, что сохранилось более 2000 тяговых двигателей. Эта цифра может включать двигатели, сохранившиеся в других местах мира, в частности в США, Канаде, Австралии и Новой Зеландии, но если это так, то она занижена. Полная информация о прошлых производителях Великобритании и их производстве регистрируется Road Locomotive Society, базирующимся в Великобритании.
Хотя первые тяговые двигатели использовали цепной привод, для передачи привода от коленчатого вала к задней оси более типичны крупные шестерни.
Машины обычно имеют два больших ведущих колеса сзади и два меньших колеса для управления спереди. Однако некоторые тяговые двигатели использовали вариант с полным приводом, а некоторые экспериментировали с ранней формой гусеничного хода . [12]
Тяговые двигатели нашли коммерческое применение в различных ролях между серединой девятнадцатого и серединой двадцатого веков. Каждая роль требовала машины с различным набором характеристик, и тяговые двигатели эволюционировали в ряд различных типов, чтобы соответствовать этим различным ролям.
Двигатели общего назначения были наиболее распространенной формой в сельской местности. Они использовались для перевозки и в качестве стационарного источника энергии. Даже когда у фермеров не было такой машины, они время от времени полагались на нее. Многие фермы использовали тягловых лошадей в течение всего года, но во время сбора урожая подрядчики по обмолоту путешествовали от фермы к ферме, таская молотильную машину , которая устанавливалась в поле и приводилась в действие двигателем — хороший пример передвижного стационарного двигателя.
Благоприятные почвенные условия означали, что американские тяговые двигатели обычно тянули свои плуги позади себя, тем самым устраняя сложности, связанные с предоставлением кабельного барабана и дополнительной передачи, что упрощало обслуживание. Американские тяговые двигатели производились в различных размерах, причем 6-сильный Russell был самым маленьким из производимых серийно, а большие двигатели, производимые Russell , Case и Reeves , были самыми большими. [ необходима цитата ]
Особая форма тягового двигателя, характеризующаяся наличием намоточного барабана большого диаметра, приводимого в движение отдельной передачей от парового двигателя. [13] На барабан наматывался длинный отрезок стального троса , который использовался для буксировки орудия, например плуга , по полю, в то время как двигатель оставался на краю поля . [13] Это сводило к минимуму площадь земли, подверженную уплотнению почвы .
Барабан намотки устанавливался горизонтально (под котлом), вертикально (сбоку) или даже концентрически, так что он окружал котел. Однако большинство из них были подвешены (горизонтально), и требовали использования сверхдлинного котла, чтобы обеспечить достаточно места для барабана между передними и задними колесами. Эти конструкции были самыми большими и длинными тяговыми двигателями, которые когда-либо были построены.
В основном пахотные машины работали парами, по одной с каждой стороны поля, при этом трос от каждой машины был прикреплен к орудию, которое нужно было перетащить. [14] Два водителя общались посредством сигналов, используя свистки машин. [14] Иногда использовалась альтернативная система, когда плуг тянулся между одним двигателем и якорем. [14]
Для использования с пахотными двигателями были сконструированы различные орудия. Наиболее распространенными были балансирный плуг и культиватор — вспашка и культивация были наиболее физически сложными работами на пахотной ферме. Другие орудия могли включать кротовый дренаж, используемый для создания подземного дренажного канала или трубы, или ковш землечерпалки для углубления рек или рвов. Двигатели часто снабжались «лопаткой для мотыг» на передней оси для хранения «мотыг», которые устанавливались на колеса при движении по глинистой земле.
Плужные двигатели были редкостью в США; плуги обычно буксировались непосредственно сельскохозяйственным двигателем или паровым трактором .
Первая паровая машина для вспашки была построена и испытана в 1837 году, когда член парламента Джон Хиткот продемонстрировал паровую машину, которую он спроектировал для вспашки очень мягкой почвы. [15] [16] Она использовала очень раннюю форму непрерывных гусениц , а ее двухцилиндровый паровой двигатель мог использоваться как для лебедки для вспашки, так и для движения. Другая машина для вспашки, разработанная Питером Драммондом-Барреллом, 22-м бароном Уиллоуби де Эресби , возможно, разработанная Дэниелом Гучем и построенная на заводе в Суиндоне , Королевское общество горцев и сельскохозяйственных наук Шотландии , получившее 100 фунтов стерлингов из возможных 500 фунтов стерлингов своей премии за создание паровой машины для вспашки, [17] была выставлена на Большой выставке 1851 года в Лондоне [ необходима ссылка ] . Лорд Уиллоуби указал, что его конструкцию можно свободно копировать, и Фаулер посетил замок Гримсторп , поместье, где были развернуты пахотные двигатели. [18] Между 1855 и 1857 годами фермер по имени Уильям Смит и Джон Фаулер разработали пахотные двигатели с приводом от провода, которые работали от переносных двигателей. [19] К 1863 году компания W. Savory and Sons представила мобильный пахотный двигатель и использовала двигатели на обоих концах поля. [20] Их проволочный барабан был вертикальным и устанавливался вокруг котла двигателя. [20]
Производство осуществлялось за пределами Великобритании на немецкой компании Kemna Bau , которая производила двигатели для плугов. [21]
Использование плужных двигателей сократилось в 1920-х годах, когда на смену им пришли тракторы с двигателями внутреннего сгорания. [22] Компания John Fowler & Co. прекратила производство плужных двигателей в 1935 году . [21] Низкие цены после Второй мировой войны привели к тому, что несколько фермеров приобрели их и продолжали использовать в 1950-х годах. [22]
В Северной Америке термин «паровой трактор» обычно относится к типу сельскохозяйственного трактора, работающего на паровом двигателе , который широко использовался в конце XIX и начале XX веков.
В Великобритании термин «паровой трактор» чаще применяется к самым маленьким моделям тяговых двигателей — как правило, весом менее 5 тонн, чтобы двигатель мог управляться одним человеком (до 1923 года все, что весило больше, должно было управляться как минимум двумя людьми: водителем и рулевым); они использовались для перевозки небольших грузов по дорогам общего пользования. [23] В 1923 году предельный вес был увеличен до 7,5 тонн. [24] Хотя их называют легкими паровыми тракторами , эти двигатели, как правило, представляют собой просто уменьшенные версии дорожного локомотива.
Они были популярны в торговле древесиной в Великобритании, хотя были также разработаны модификации для легких дорожных перевозок и использования в качестве выставочных автомобилей.
Самой популярной из этих конструкций, вероятно, была модель Garrett 4CD, что означает мощность в 4 лошадиные силы . [25]
Они были разработаны для перевозки тяжелых грузов по общественным дорогам, и обычно их соединяли по два или даже по три, чтобы можно было перевозить более тяжелые грузы.
Характерными особенностями этих двигателей являются очень большие задние ведущие колеса, оснащенные сплошными резиновыми шинами , трехскоростная передача (большинство типов тяговых двигателей имеют только две передачи), задняя подвеска и цистерны в нижней части для обеспечения большего диапазона между остановками, необходимыми для пополнения запасов воды. Все эти особенности направлены на улучшение хода и производительности двигателя, которые использовались для поездок на сотни миль. Большинство дорожных локомотивов оснащены барабаном лебедки на задней оси. Его можно использовать, сняв ведущие штифты с задних колес, что позволит приводу привода приводить в действие барабан лебедки вместо колес.
Джеймс Бойделл работал с британским производителем паровых тяговых двигателей Charles Burrell & Sons над производством дорожных тяговых двигателей с 1856 года, которые использовали его колеса дредноута , которые были особенно пригодны для плохих дорог или бездорожья. [26]
Одним из мест, где дорожные локомотивы нашли значительное применение, была перевозка леса с мест его вырубки на лесные склады. [27] После того, как древесина была перемещена на дорогу, дорожные перевозки осуществлялись с помощью перевозки стволов на шестовых повозках. [27] Во Франции дорожные локомотивы использовались для перевозки почты в 1880-х годах. [28]
Ряд дорожных локомотивов оснащены крановой стрелой спереди. Шарнир стрелы установлен на переднем мосту, а небольшая лебедка установлена на удлинителе дымовой коробки перед дымоходом, трос проходит через шкив в верхней части стрелы. Лебедка приводится в действие коническими шестернями на валу, приводимом в действие непосредственно двигателем, с некоторой формой сцепления, обеспечивающей управление подъемом/опусканием. Эти дорожные локомотивы можно использовать для загрузки прицепа, а также для его перевозки на новое место. Их часто называют «крановыми двигателями».
Особенно отличительной формой дорожного локомотива был двигатель шоумена . [29] Они использовались странствующими шоуменами как для буксировки ярмарочного оборудования, так и для его питания при установке, либо напрямую, либо с помощью генератора. [29] Они могли быть богато украшены и являлись частью зрелища ярмарки. [29] Некоторые были оснащены небольшим краном, который можно было использовать при сборке аттракциона. [30] Было построено около 400 таких машин, из которых 107 сохранились. [30]
Плохое состояние дорог и большие расстояния привели к тому, что дорожные локомотивы (включая паровозы Showman) стали использоваться в США реже. [31] [32]
В Великобритании рост использования дорожных локомотивов сдерживался высокими пошлинами, взимаемыми за проезд по платным дорогам. [33] В конечном итоге пошлины были ограничены Законом о локомотивах 1861 года . [33] Четыре года спустя был принят Закон о локомотивах 1865 года , ограничивающий скорость локомотивов 4 милями в час и требующий, чтобы перед ними ехал человек, несущий красный флаг. [33] Первый тяговый локомотив, предназначенный для перевозки грузов по дорогам, был выставлен на продажу компанией Charles Burrell & Sons в 1856 году, и примерно в то же время были введены шины. [34] В 1896 году ограничение скорости в Великобритании было повышено до 6 миль в час, а требование о перевозчике красного флага было отменено. [35]
Связанный с паровым тяговым двигателем, паровой каток использовался для строительства дорог и выравнивания грунта. Обычно они были спроектированы с одним тяжелым катком (на практике, как правило, с парой смежных катков), заменяющим передние колеса и ось, и гладкими задними колесами без полос .
Некоторые тягачи были спроектированы с возможностью конвертации : одна и та же базовая машина могла быть оснащена либо стандартными протекторными колесами, либо гладкими роликами — смена между ними осуществлялась менее чем за полдня.
Ряд других паровых транспортных средств имеют общие конструктивные особенности с тяговым двигателем, как правило, потому, что та же технология была повторно использована в новом приложении.
Переносной двигатель — это тип автономной комбинации парового двигателя и котла, которую можно перемещать с места на место. Несмотря на сильное семейное сходство, как по внешнему виду, так и по (стационарной) эксплуатации, переносной двигатель не классифицируется как тяговый двигатель, поскольку он не является самоходным. Однако он включен в этот список, поскольку тяговый двигатель является его прямым потомком.
Паровая повозка — это паровое дорожное транспортное средство для перевозки грузов . Это была самая ранняя форма грузовика (грузовика) и существовала в двух основных формах: надтип и подтип — различие заключалось в расположении двигателя относительно котла . Среди фирм, которые специализировались на них в 1900-х годах, была недолго просуществовавшая Invicta Works из Мейдстона, принадлежавшая Джесси Эллису .
У надтипа был паровой двигатель, установленный наверху жаротрубного котла , аналогично тяговому двигателю. Передняя часть надтипа парового вагона имеет близкое семейное сходство с тяговыми двигателями, и производители, которые делали оба, вполне могли использовать некоторые общие детали.
У нижнего типа паровой двигатель устанавливался под котлом, обычно между рамами шасси. Котел обычно устанавливался далеко впереди и часто был вертикальным и/или водотрубным.
Паровые фургоны были доминирующей формой тяги для коммерческих перевозок в начале двадцатого века, хотя они были в основном британским явлением, с небольшим количеством производителей за пределами Великобритании. Конкуренция со стороны транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания и неблагоприятное законодательство привели к тому, что лишь немногие из них остались в коммерческом использовании после Второй мировой войны .
Несколько производителей тяговых двигателей (таких как Aveling и Porter и Fowler ) построили легкие железнодорожные локомотивы на основе своих тяговых двигателей. В своей самой грубой форме они просто имели стальные колеса с ребордами, чтобы они могли двигаться по рельсам. Более сложные модели имели котел и двигатель, установленные на шасси , которое несли оси в стиле железнодорожных вагонов. Задняя ось приводилась в движение от двигателя с помощью зубчатой или цепной передачи. Эти необычные локомотивы продавались небольшим предприятиям для использования в маневровых и сортировочных работах, хотя они также нашли признание у инжиниринговых фирм, занимающихся строительством магистральных железных дорог для перевозки людей, оборудования и материалов по частично построенной линии.
Хотя они больше не используются в коммерческих целях, тяговые двигатели всех типов продолжают поддерживаться и сохраняться энтузиастами и часто выставляются на сельскохозяйственных выставках в Европе (особенно в Великобритании), Канаде и Соединенных Штатах. Они часто становятся главной достопримечательностью фестиваля живого пара (см. Список ярмарок пара ) .
Модели тяговых двигателей, приводимые в действие паром, производятся несколькими компаниями, в частности Mamod и Wilesco . Модели двигателей большего масштаба являются популярными объектами для конструирования инженерами-моделистами, либо в виде поставляемого набора деталей, либо изготавливаются из сырья. Было построено небольшое количество полноразмерных тяговых двигателей, включая Case 150. [36]
В фильме
В литературе
На телевидении
