Algumas décadas atrás, apenas locomotivas a vapor puxavam trens nas ferrovias. Em sua essência, uma locomotiva a vapor é uma máquina autopropelida projetada para mover carros e equipada com uma usina a vapor. É o tipo de locomotiva mais antigo que dominou as ferrovias ao redor do mundo no século XIX. Como funciona uma locomotiva a vapor?
Arranjo geral de uma locomotiva a vapor
Ao longo da longa história de desenvolvimento de instalações ferroviárias autopropelidas, o projeto e as dimensões das locomotivas a vapor mudaram mais de uma vez. Unidades individuais e conjuntos foram melhorados, a potência da usina a vapor foi aumentada. Mas, em geral, a estrutura interna da locomotiva permaneceu a mesma em todos os momentos. Nas bibliotecas de hoje, você pode encontrar descrições detalhadas dos princípios de operação de máquinas movidas a vapor ("How the steam locomotive works and works", VA Drobinsky, 1955).
Tradicionalmente, uma locomotiva a vapor inclui uma caldeira a vapor, uma máquina a vapor, uma tripulação e, às vezes, um tender. Todas essas partes estão intimamente relacionadas entre si e individualmente não significam praticamente nada. O vapor comprimido é gerado na caldeira. A máquina é consumidora de vapor e converte sua energia térmica em energia mecânica, que, por sua vez, movimenta as rodas da locomotiva.
A tripulação converte a rotação das rodas em um movimento de translação de toda a estrutura e também transfere o esforço de tração para o tender e todo o trem.
O que há dentro da locomotiva?
A caldeira a vapor tem uma estrutura muito simples. Tem uma fornalha onde o combustível é queimado. Isso produz gases quentes. A água é aquecida no tanque, o que contribui para a produção de vapor comprimido. Existe também uma câmara com um tubo através do qual os produtos de combustão são removidos da câmara de combustão.
A máquina a vapor é projetada para um único propósito: converter a energia do vapor superaquecido gerado na caldeira em outro tipo de energia com o máximo benefício. Afinal, apenas a energia mecânica é capaz de garantir a rotação das rodas de uma locomotiva a vapor. Os principais elementos de uma máquina a vapor são os cilindros. Normalmente, cada locomotiva a vapor tem um par de cilindros que são colocados na frente da estrutura da locomotiva.
A máquina a vapor funciona segundo o princípio de dupla ação. Durante sua operação, o vapor é admitido alternadamente de ambos os lados do pistão.
O vapor não entra nos cilindros imediatamente. Primeiro, ele passa pelas caixas do carretel. Carretéis são dispositivos que distribuem vapor. Através deles, o vapor fresco entra no cilindro e o vapor gasto é descarregado para fora. As bobinas movem-se exatamente de acordo com o movimento dos pistões, que é obtido por meio de um mecanismo especial de distribuição de vapor.
E, finalmente, a tripulação. Desempenha uma função auxiliar: aloja uma caldeira a vapor e uma máquina a vapor. Essa parte da estrutura interna da locomotiva, ao interagir com os trilhos, transforma a energia mecânica da máquina a vapor em energia do movimento translacional da locomotiva. Em outras palavras, a tripulação é vital para a movimentação da locomotiva nos trilhos.
