火车是如何运作的？通过最常见的苏联蒸汽机车剖面图直观展示
火车是如何运作的？通过最常见的苏联蒸汽机车剖面图直观展示
蒸汽机车作为工业革命的重要发明，其复杂而精妙的机械结构一直吸引着人们的探索欲望。本文通过展示一台剖面展示的苏联Er系列蒸汽机车，详细解析了其内部构造和工作原理，让我们得以一窥这个"有生命的机器"是如何运转的。
火车使用过热蒸汽的能量进行运动，推动一系列活塞，活塞通过连杆将动力传递给车轮。简单来说就是这样。现在让我们更详细地了解一下。蒸汽机车主要由三个部分组成：锅炉、蒸汽机和机车部分。
锅炉（几乎占据了机车的前部）用于通过燃烧燃料产生蒸汽。蒸汽是蒸汽机车的主要工作介质：甚至鸣笛都是依靠蒸汽来运作的。蒸汽机是蒸汽机车的动力装置，将蒸汽的能量转化为活塞的往复运动，进而通过曲柄连杆机制转化为车轮的旋转运动。
由于锅炉是蒸汽机车最重要的部分，我们就从它开始。在驾驶室旁边是火箱（即燃烧室）。从结构上讲，火箱由两层钢盒重叠构成：内层为火焰箱，外层为外壳。火箱在极其复杂的条件下工作：内部温度可达到1600 °C，蒸汽压力巨大。通常在强大而现代的蒸汽机车上使用径向火箱（与圆筒形锅炉连接更容易），而在早期的蒸汽机车（例如您在照片中看到的Er型蒸汽机车）上使用的是平顶的贝尔帕火箱。火箱底部有一个格栅，用于支撑燃烧固体燃料的层。大致上，这与您浴室的炉子应该是类似的。在格栅下方是一个灰烬箱，用于收集灰烬。
在锅炉的前部，并不是水像在水箱里那样晃动。相反，这里有大量的烟管（可以有几百根）。通常，在锅炉的前部会有一个过热器，放置在与烟管类似但直径更大的管道中。它的工作原理是这样的：水从水车中两次加热，在锅炉中转变为过热蒸汽。加热是通过管道内的热流进行的：仔细看看前面的照片，可以看到烟管与火箱相连。
在锅炉的前部设有烟箱。烟箱的作用是收集来自烟管和热管的燃烧气体，并通过烟囱将其排放到大气中。烟箱在锅炉中起着重要的作用，它有助于在炉膛内产生空气的吸力。所有的烟管和热管都在烟箱内汇聚成一根管子。以下的照片可以直观地看到这一点。
接下来，我们继续随蒸汽的流动。过热蒸汽（您现在知道它是如何产生的）进入气缸。在那里，蒸汽推动活塞，这些活塞通过曲柄连杆机制驱动车轮旋转。大多数蒸汽机车采用简单的双气缸机组，这种机组经过验证非常有效。您在照片中看到的正是这样一种蒸汽机。部分蒸汽在冷却时再次变成水，并返回锅炉。其余的蒸汽通过烟囱排出。在一些蒸汽机车中，仍然可以利用热蒸汽对锅炉中的水进行初步加热。
我还想提到锅炉顶部安装的另一个装置——干蒸器。简单来说，干蒸器将蒸汽与水滴和水垢颗粒分开。但最重要的是，干蒸器能够“积蓄”蒸汽，并在长时间的上坡时提供额外的动力。
机车的车体部分有点像越野车的底盘：这里同样有一个框架，上面安装着锅炉和气缸、车轮对及其轴承、弹簧和支架。
在博物馆里，您可以走到机车下方，详细查看蒸汽机车的底部结构。机车的水和煤的储备通过一个特殊的车厢——“水车”进行运输，该车厢连接在机车后面。
当然，也有没有水车的蒸汽机车。它们被称为“水罐机车”，通常用于调车作业。水罐机车是什么？是水罐还是蒸汽机车？通常，水车具有标准化的结构，可以与各种类型的蒸汽机车配合使用。
在机车的后部是一个机舱，所有的蒸汽机车控制装置都集中在这里。机舱的后面还有一个装料口，用于加料。
最后，我想简单说几句关于蒸汽机车Er-791-81本身。它于1955年在波兰根据苏联设计的标准图纸生产。这辆蒸汽机车帮助苏联在战争后重建——传奇的“Er”。而Er-791-81被认为是俄罗斯第一个切面的蒸汽机车模型，是基于一台真实且完全可操作的（曾经的）蒸汽机车而制造的。