3. Принцип работы паровоза.

Энергетическая цепь простейшей паросиловой установки (современного паровоза) включает в себя паровой котел ПК — тепловой генератор (пароге­нератор) ТГ (рис. 1.2.) и поршневую паровую машину ПМ — в качестве теплового двигателя, который при помощи кривошипно-шатунного механизма КШМ приводит во вращение колеса ведущих осей К.

В паровом котле паровоза фактически происходят три после­довательных этапа преобразования энергии. Поэтому в энерге­тической цепи он представлен тремя звеньями:

• топка парового котла Т, где протекает процесс горения топлива и преобразования его внутренней химической энергии в тепловую, носителем которой служат продукты сгорания — дымовые газы;

• собственно паровой котел ПК, осуществляющий процесс теплообмена между продуктами сгорания топлива и водой, ко­торый имеет целью кипение воды и образование насыщенного пара;

• пароперегреватель ПП, повышающий температуру и теп­лосодержание пара за счет теплообмена с продуктами сгорания топлива.

Питание парового котла водой из водяного бака в тендере паровоза осуществляется инжекционным водяным насосом за счет использования какой-то части энергии сжатого пара  на собственные нужды паровоза СН.

Рассмотрим работу паровой машины. На рис. 1. 3, а показан момент движения поршня от задней мертвой точки (з. м. т.) впе­ред. Золотник 4 при этом находится в заднем соответствующие окна в золотниковой камере 5, пространство между дисками золотника 4 и канал 7 в заднюю (левую) полость цилиндра 8. В это же время передняя часть рабочего объема цилиндра через канал 6, переднюю часть объема золотниковой камеры (правее переднего диска золотника 4), окна во втулке золотниковой камеры и канал 3, соединенный с конусным вы­пускным устройством в дымовой коробке паровоза, сообщается с атмосферой. Таким образом, в левой части объема цилиндра в данный момент осуществляется впуск пара и рабочий ход, а в правой — выпуск.

Движение поршня 9 вправо приводит к перемещению вправо же ползуна 12 и передней головки дышла 14, которое своей задней головкой вращает кривошип 16 и с ним колесо 15 по часовой стрелке.

На рис. 1.3, б показано положение поршня после достижения им передней мертвой точки (п. м. т.) и движении назад. Золотник 4 при этом находится в своем правом положении и обеспечивает впуск пара в правую часть рабочего объема цилиндра 8 и вы­пуск из левой части, как и показано на рис. 1.3, б. При движении поршня 9 влево продолжается вращение ведущего колеса 15 по часовой стрелке и, следовательно, движение локомотива в том же направлении — вправо.

4. Принцип работы двс.

Главной особенностью д.в.с., как энергетических установок, является совмещение в од­ном пространстве (цилиндре) функций и теплового генератора и теплового двигателя. Поршневой д.в.с. — это тепловая машина, в рабочем объеме цилиндра которой («внутри») осуществляют­ся и горение топлива, и преобразование тепловой энергии про­дуктов сгорания топлива в механическую работу.

Структурная схема его энергетической цепи (рис. 1.5.) оказы­вается проще предыдущих. ЛЭУ тепловоза представляет собой с точки зрения преобразования энергии всего одно звено — сам дизельный двигатель Д. Но, как отмечалось выше, от вала дизе­ля механическая работа не может быть непосредственно переда­на на ведущие колеса К, на тепловозе необходима промежуточ­ная передача П, согласующая режимы работы дизеля и движения.

Передача является обяза­тельной частью современного тепловоза, но с преобразования­ми энергии в ней связаны потери.

В двигателе внутреннего сгорания (д.в.с.) топливо вводит­ся непосредственно в двигатель, в котором совершается сгора­ние топлива, сообщение тепла рабочему телу и преобразование части тепла в механическую работу.

В поршневом двигателе (рис. 2) рабочее тело заключено в цилиндре, находится под давлением и имеет высокую темпе­ратуру. При расширении рабочего тела его тепловая энергия преобразуется в механическую работу поступательного движе­ния поршня. Шатунно-кривошипный механизм преобразует поступательное движение поршня во вращательное движение вала.

В лопаточной машине (газовой турбине, рис. 3) рабочее те­ло перемещается по криволинейным каналам, образованным ло­патками специального профиля. Лопатки 1 укреплены в стато­ре и составляют сопловой аппарат, а лопатки 2 укреплены в ро­торе 3 и вместе с ним образуют турбинное колесо. В результате расширения рабочего тела в каналах его тепловая энергия пре­образуется в механическую работу вращения ротора. Газотурбинные двигатели (г. т. д.) представляют собой тепловые дви­гатели с лопаточными машинами.