Titlul lucrrii: Istoria transportului feroviar Prima locomotiv cu aburi care se deplasa pe ine a fost construit de inginerul Richard Trevithick, din Cornwall. Locomotiva lui cu patru roi a fcut o curs demonstrativ pe 22 februarie1804, atingnd viteza de 20 km/h fr ncrctur i 8 km/h cu ncrctur. Din pcate, greutatea trenului a rupt inele. Prin 1812 s-au construit ine mai rezistente ntre Middleton Colliery i Leeds,Anglia. Ele au suportat greutatea primelor locomotive cu aburi. n 1829, n timpul construirii unei noi ci ferate n nordul Angliei, ntre Liverpool i Manchester, s-a organizat un concurs pentru a se gsi cea mai rapid locomotiv care s circule pe aceste ine. Premiul de 500 lire a fost cstigat uor de locomotiva Rocket, prezentat de George Stephenson. Ea a atins viteza, pe atunci extraordinar, de 46,7 km/h, un record mondial la acea vreme. Cea mai rapid locomotiv cu abur construit vreodat a fost Mallard i pe 3 iulie 1938 stabilete recordul de 201,2 km/h.

Inginerul Richard Trevithick, creatorul primei locomotive cu aburi

Introducere n construcia i tehnologia locomotivelor cu aburi Locomotiva cu abur este o locomotiv propulsat cu ajutorul forei aburului.Motorul cu abur a fost folosit pentru locomotive timp de mai bine de o sut de ani de la inventarea acesteia la nceputul secolului XIX, pn la nlocuirea definitiv cu tehnologia diesel i mai apoi alte motoare moderne. nceputulnainte de a se ajunge la locomotiva cu abur au fost necesari doi pai importani: mbuntirea substanial a motorului cu abur de catre inventatorul James Watt i construirea unei maini cu abur de inventatorul francez Nicolas-Joseph Cugnot. Ideea de locomotiv a aprut la nceput ca soluie la transportul minereului din galerii miniere. nainte de inventarea locomotivei era folosit n acest scop traciunea animal. Caii de traciune aveau o soart nefericit i o durat a vieii redus, deseori murind n mine. Astfel aceast soluie s-a dovedit necorespunztoare i, n cutarea unei alternative, a aprut prima locomotiv propulsat cu ajutorul puterii aburului construit de Richard Trevithick n 1804. Aadar n 1829 inventatorul George Stephenson inaugureaz locomotiva sa Racheta (Englez: The Rocket) care este considerat prima locomotiv rentabil. Racheta a fost prima locomotiv folosit pentru transportul de persoane ntre dou orae (Liverpool i Manchester). n Romnia, prima locomotiv cu abur a fost construit n anul 1872 la Reia, pe atunci n componena Austro-Ungariei. Locomotiva avea ecartament ngust (948 mm), a fost construit dup proiectul lui John Haswell i denumit Reia 2

Tehnologie Schema animat de funcionare a locomotivei cu abur: 1.balansoar; 2. manivel (are rolul de a defaza sertarul cu un sfert de ciclu fa de manivela ataat roii motoare); 3. tija ce acioneaz sertarul; 4. tija transversal (mbuntete sincronizarea sertarului); 5. pivot (ce conecteaz tija principal de tija transversal); 6. cilindrul sertarului; 7.cilindrul principal; 8. tija de reglare (acionat de mecanic) Funcionarea sertarului: 1. supapa din stnga 2.supapa din dreapta 3. biel 4. cilindrul sertarului

Principiu de funcionare Cel mai simplu model de locomotiv cu abur are n componen un cazan nclzit prin arderea unui combustibil fosil (n general crbune). Vaporii de ap sub presiune sunt colectai i apoi dirijai spre piston. Presiunea exercitat pe suprafaa pistonului determin micarea bielei ce leag pistonul de roat. Astfel micarea liniar a pistonului se transform n micare circular a roii. Soluii tehnice Cazan cu supranclzire: a se observa cum evile se ntorc pe acelai traseu Locomotivele secolului al XIX-lea foloseau abur saturat, iar primele locomotive cuabur supranclzit au fost construite la nceputul anilor 1900. n momentul n care a fost descoperit aceast nou tehnologie locomotivele aproape c i atingeau limitele maxime posibile cu abur saturat. Unii specialiti cum ar fi F.M. Swengel susin c nicio alt inovaie tehnologic nu a egalat tehnologia supranclzirii cu privire la nlturarea limitrilor modelului de motor cu abur. Metoda uzual pentru suprancalzire consta n direcionarea aburului din cazan n elemenii de supranclzire (sub form de evi lungi). Aceti elemeni erau i ei nclzii de foc i astfel temperatura aburului era ridicat cu 55 pn la 85 C. n acest fel eficiena motorului cretea cu 10 - 15 %. Totui, eficiena s-a dovedit a nu fi direct proporional cu temperatura, ca urmare creterea prea mare a temperaturii nu era util. n ultimii ani ai locomotivelor cu abur temperatura aburului varia n jur de 315 C (600 F) iar unele locomotive erau dotate cu termometru pentru controlul acestei temperaturi. Depirea temperaturii de siguran ducea cteodat la explozia cazanului i accidente grave

Alte soluii tehnice Prenclzirea apei de alimentare Izolarea cazanului Focar cu ncrcare mecanic Condensarea aburului Frnarea Ungerea Pistoanele i valvele celor dinti locomotive erau unse de mecanic, care turna unsoare direct n eava de evacuare. [3] Pe msur ce vitezele i distanele creteau a fost necesar utilizarea mecanismelor automate de ungere. Unul dintre cele mai vechi mecanisme de ungere avea ca principiu de funcionare dezlocuirea unei rezerve de ulei cu ap. Acest lubrificator prin dezlocuire colecta abur care apoi condensa n rezervorul de ulei i se precipitau sub form de ap dezlocuind uleiul care se scurgea prin evi. De obicei acest mecanism era montat n cabin i era prevzut cu o sticl de nivel pentru a putea fi observat rata de ungere. O alta metod era pomparea uleiului cu ajutorul unei pompe acionat de la articulaia unei biele. n ambele cazuri debitul de ulei este proporional cu viteza locomotivei. Ungerea celorlalte componente se fcea cu ajutorul evilor ce transportau uleiul din rezervor i asigurau o ungere continu. O problem a fost faptul c uleiul curgea n timp ce locomotiva staiona. Nu dup mult timp au aprut i mecanisme ce permiteau scurgerea uleiului doar cnd locomotiva era n micare.

Componentele locomotivei cu aburi Cazanul O locomotiv cu abur tipic este prevzut cu un cazani o cutie de foc n spate. n partea frontal a cazanului este cutia de fum iar din aceast camera fumul iese prin coul de fum. Aburul este colectat din partea superioar a cazanului i distribuit n cilindri. Cilindri Aburul trece prin sertar i ptrunde n cilindri. Pistoanele acioneaz roile de traciune direct printr-obiel cu cap de cruce. Supapele sertarului sunt comandate prin intermediul unor tije. Pistoanele sunt cu dublu efect (acionate din ambele direcii) iar n cazul locomotivelor cu dou pistoane, situate de ambele pri, pistoanele lucreaz dafazate la 90 de grade. Transmisia Majoritatea locomotivelor cu abur erau lipsite de cutie de viteze i astfel sistemul de transmisie este foarte simplu. Biela ataat pistonului acioneaz direct roata de traciune. n cazul n care exist mai multe perechi de roi de traciune, biela pistonului pune n micare bielele de cuplare care leag roile de traciune. Componente secundare Injector cu abur Pompe de abur i injectoare Apa din cazan este sub presiune i astfel pentru nlocuirea apei ce a fost consumat este nevoie de ap sub presiune. Vechile cazane foloseau n acest scop pompe acionate de pistoane. Mai trziu injectoarele cu abur iturbopompele au nlocuit pompele clasice. Nivelul apei din cazan putea fi observat cu ajutorul unor sticle de

Motor auxiliar n Statele Unite i (mai rar) n Australia, locomotivele erau dotate cu un motor cu abur auxiliar. Acest motor era necesar doar pentru demaraj, iar apoi era oprit automat la o anumit vitez. Motoarele auxiliare erau construite cu doi cilindri i se cuplau la un singur ax, dezvoltnd o putere de aproximativ 300 CP. Tampon de cuplare Altele Grtarul locomotivei americane John Bull Fora de traciune la crlig necesar tractrii vagoanelor este suportat de sistemul de cuplare, iar fora de mpingere aprut la frnare este absorbit de tampoanele de cuplare. mpreun, acestea contribuie i la absorbirea impacturilor minore. Locomotivele cu abur erau dotate cu grtar n partea din fa, rolul acestuia fiind de a nltura poteniale obiecte aflate pe ine. n acest fel se evitau avariile sau deraierea locomotivei, care, din pricina masivitii nu putea s frneze pe loc. n America de Nord, Australia i Africa de Sud aceste grtare erau construite mult mai mari i solide deoarece n aceste regiuni trenurile parcurgeau distane mari n zone slbatice i aveau de a face cu animale masive (ex.bizonul n America de Nord) i alte probleme cauzate de fauna indigen. Cnd locomotivele au nceput a fi folosite i pe timp de noapte a fost necesar echiparea acestora cu lumini. La nceput au fost folosite lmpi cu petrol sau acetilen, dar imediat ce luminile electrice au fost disponibile lmpile au fost nlocuite cu cele din urm. n Marea Britanie luminile nu erau folosite pentru iluminare ci mai degrab pentru a indica clasa trenului. Combinaiile a patru lumini erau folosite pentru codificarea clasei. Clopoeii i fluierele de abur au fost folosite nc din primele zile ale locomotivelor. Acestea erau n general folosite pentru a avertiza apropierea unui tren n micare. n Marea Britanie acestea nu erau obligatorii deoarece, prin lege, cile ferate aveau gard de siguran.

Motorul cu abur este un motor termic cu ardere extern, care transform energia termic aaburului n lucru mecanic. Aburul sub presiune este produs ntr-un generator de abur prin fierbere i se destinde ntr-un agregat cu cilindri, n care expansiunea aburului produce lucru mecanic prin deplasarea liniar a unui piston, micare care de cele mai multe ori este transformat n micare de rotaie cu ajutorul unui mecanism biel-manivel. Cldura necesar producerii aburului se obine din arderea unui combustibil sau prin fisiune nuclear. Motoarele cu abur au dominat industria i mijloacele de transport din timpul Revoluiei industrialepn n prima parte a secolului al XX-lea, fiind utilizate la acionarea locomotivelor, vapoarelor,pompelor, generatoarelor electrice, mainilor din fabrici, utilajelor pentru construcii (excavatoare) i a altor utilaje. A fost nlocuit n majoritatea acestor aplicaii de motorul cu ardere intern i de celelectric.

Istoria motorului cu abur Prima main cu aburi a fost inventat n secolul I e.n. de ctre inginerul grec Heron din Alexandria. O sfer goal pe dinuntru era pivotat pe dou tuburi prin care trecea aburul dintr-un mic fierbtor. Aburul umplea sfera i ieea prin evi dispuse n pri opuse ale acesteia. Jeturile de abur care neau determinau sfera s se roteasc. Totui, n ciuda faptului c era o invenie interesant, maina nu servea unui scop util. Primul om care a avut ideea de a transforma pompa cu piston n main termic, a fost francezulDenis Papin n anul 1679. Din pcate nu a putut s o pun n practic din lips de fonduri. El a murit n srcie, n 1714. Primul motor cu abur a fost proiectat n 1698 de Thomas Savery, un inginer englez. Acest motor era conceput s pompeze apa din mine, dar singura lui ntrebuinare a fost s pompeze apa n casele nalte din Londra. Primul motor performant a fost construit n 1712 de inginerul Thomas Newcomen, din Cornwall. Acest motor avea un bra mare care pompa apa cu o frecven de 16 micri de du-te-vino pe minut. n 1776, James Watt, un constructor scoian de mecanisme, a adus nbuntiri motorului lui Newcomen. Nicolas Cugnot a fost primul care, n 1769, a folosit motorul cu abur la un vehicul. Acest vehicul putea transporta 4 persoane, dar a fost folosit la transportul armamentului greu. Viteza maxim care a fost atins cu acest vehicul a fost de 5 km/h.