蒸汽机车构造原理

蒸汽机车构造原理

汽机车构造及检修（走行部及煤水车）

蒸汽机车

蒸汽机车（steam locomotive）以蒸汽机产生功力，并遇过摇杆和连杆装置驱动车轮的机车。

蒸汽机车（steam locomotive）以蒸汽机产生功力，并遇过摇杆和连杆装置驱动车轮的机车。蒸汽机车外形如图1所示。</P>

图1 蒸汽机车

发展概况1804年，英国人R·特里维塞克创造了蒸汽机车。1829年，由G·斯蒂芬森主持设计制造的“火箭号&#8221;机车奠定了现代蒸汽机车的基本形式。后来在构造和效率方面逐步进行了改进，不断向大功率和高速度发展，20世纪三四十年代达到发展的高峰。</P>

瓦特发明蒸汽机后，给铁路牵引动力提供了有利的条件。18世纪初期的20年，是蒸汽机车的研制和试验阶段。1804年英国人R·特里维塞克造出了第一台供试验用的蒸汔机车，

机车有两对动轮，由齿轮传动。机车上装有一个人飞轮，借助于旋转惯性力，保持汽缸活塞的往复运动，机车重4. 5t，时速8 km。1814年英国发明家G·斯蒂芬森和他的儿子R·斯蒂芬森设计制造出的另一种机车，被认为是首次成功的蒸汽机车。1829年由G·斯蒂芬森和他的儿子R·斯蒂芬森共同设计建造了“火箭”号蒸汽机车。这是第一台初具有现代蒸汽机车具现代蒸汽机车基本构造特征的蒸汽机车（图2）

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图2 “火箭”号蒸汽机车</P> 1831年后，美国以及其他一些国家先后开始制造蒸汽机车，动轮由两对或三对发展至四、五、六对。1832年开始使用二轴引导转向架，大型机车还在动轮后面装有教小的从轮。1884年瑞士人A·马利特发明了关节式机车，这种机车牵引力大，能够顺利通过曲线，四年以后即制成投产运用。1875～1900年，设计制造人员广泛地应用蒸汽两次膨胀原理，创造了复胀式机车，提高了机车热效率、1900～1920年，开始采用蒸汽过热和给水加热等装置，使机车的热效率、牵引力和功率又有提高。</P> 1920年以后，各国主要致力于蒸汽机车技术性能的改进，如增大锅炉压力和提高过热温度等，以达到不断提高机车热效率的目的，但是蒸汽机车热效率仍然较低。第二次世界大战以后，大部分已经被内燃机车和电力机车所代替。20世纪六

七十年代，西方国家相细停用燕汽机车。</P>

中国于1881年生产了第一台蒸汽机。当时，开平矿务局的中国工人利用开矿用卷扬机的锅炉、蒸汽机及槽钢、铸铁车轮等，装配成一台机车，并在机车两侧各刻一条龙，把它叫做&#8220;龙号”机车（图3）。次年，又从英国进口了&#8220;0”号机车（图4），它是中国现存的最古老的蒸汽机车。从那以后的近70年时间里，铁路上所使用的机车主要是从英国、美国、法国、德国、日本、比利时等国进口，由于进口国众多、机型繁杂（型号多达190多种），被喻为&#8220;万国机车博览会&#8220;。新中国成立后，于1952年成功地制造了第一台解放型货运蒸汽机车，以后陆续制造了前进型（和平型）、建设干线货运机车，胜利型、人民型干线客运机车，以及其他一些用于调车和支线、工矿使用的货运机车。在蒸汽机车使用过程中，机车性能断完善，质量不断提高，产品不断升级换代。但是随经济的增长和技术的进步，蒸机车已不能适应社会发展的需要。中国在1988年12月停止了干线蒸汽机车的生产。</P>

图3 “龙号”蒸汽机车

图4 “0号&#8221;机车蒸汽机车分类按用途分为客运、货运、调车机车三种：按车架可分为常规式机车和关节式机

车。有些小功率机车不另设煤水车，而将所需的煤和水直接贮存在机车上，这种机车称为水柜式蒸汽机车。</P> 基本构造蒸机主要由锅炉、汽机、车架和走行部以及贮存燃料和水的煤水车等部分组成。</P>

蒸汽机车锅炉燃烧燃料和产生蒸汽的部件。包括火箱、锅胴和烟箱三部分（图5）。此外，还设有注水器、防水阀、气压表、水表、安全阀、易熔塞等锅炉附件及安装置。</P>

图5 蒸汽机车锅炉示意图</P>

1－炉门；２－炉床；３－灰箱；４－底圈；５－拱砖管；６－拱砖；７－外火箱；８－内火箱；９－火箱管板；10－螺撑；11－汽包；12－过热管；13－干燥管；14－小烟管；15－大烟管；16－烟箱板管；17－过热箱饱和蒸汽室；18－汽门（调整阀）；19－过热箱过热蒸汽室；20－反射板；21－主蒸汽管；22－废汽喷管；23－烟筒子；24－火星网。

汽机将蒸汽的热能转变为机械能的部件。它由汽室与汽缸、传动机构和配汽机构三部分组成。其中主要部件为汽室、汽缸、活塞（鞲鞴）、十字头、摇杆、连杆、阀动装置等（图6）。

图6 汽机

１－汽室；２－汽阀杆；３－汽缸；４－鞲鞴杆；５－合并杆；６－半径杆；７－滑块；８－滑床板；９－结合杆；10

－十字头；11－偏心杆；12－偏心曲拐；13－月牙板；14－摇杆；15－主要曲拐销；16－连杆；17－回动机；18－回动手把。

车架和走行部机车上锅炉、汽机等设备的安装基础。车架和走行部由车架弹簧悬挂装置、动轮、轴箱、导从轮转向架和牵引装置等构成。</P>

煤水车装载煤、水，油脂和存放工具等的车辆，挂在司机室后面。煤水车由煤槽、水柜、底架及转向架组成，并用中间牵引杆机车连接在一起。</P> 工作原理燃料投入炉床，在火箱内从灰箱风门进入的空气混合燃产生热能，热能通过内火箱和大小烟管，传递给周围的锅水和过热管中的蒸汽，烟气进入烟箱，通过烟筒排出。高压高温饱和蒸汽由锅炉最高处的蒸汽包经调整阀、干燥管，进入过热管再次加热，变成过热蒸汽后，经主蒸汽管进出。高压高温饱和蒸汽由蒸汽进入汽室后，通过阀动装置的配汽作用，进入汽缸，在汽缸内膨胀做功。推动活塞时，机械能经活塞杆、十字头、摇杆等机械部件传递给主动轮，再经连杆传递给其他动轮，通过轮轨接触，牵引机车。<BR>

蒸汽机车优缺点蒸汽机车的优点是：构造简单、造价低廉、维修保养容易、使用成本较低。缺点为：热效率低、燃料消耗需要大量的上煤给水设备，乘务人员劳动强度大、对环境特别是城市周围环境污染明显。蒸汽机车的最高热效率只有