Functionarea locomotivei cu abur

Fiindca am tot atras atentia asupra bielelor mini-locomotivelor cu aburi si a "micilor" nepotriviri dintre acestea si realitate, voi incerca sa descriu mecanismele si functionarea locomotivelor cu aburi reale. Voi folosi programul de simulare "STEAM ENGINE VALVE GEAR ON THE COMPUTER", freeware, care se poate descarca de pe http://www.tcsn.net/charlied (ceea ce va recomand si voua).
De asemenea, ma voi folosi de imaginile mecanismului Walschaert-Heusinger de pe Wikipedia :aplauze:

Voi denumi bielele un pic aproximativ; daca stiti denumirile corecte, chiar va rog sa le spuneti.
1 - contramanivela; 2 - biela culisei; 3- bara de comanda; 4 - bara de ridicare ("hangeeisen"); 7 - culisa; 8 - biela sertarului; 9 - bratul capului de cruce (la unele locomotive poate lipsi); 10 - ghidul tijei sertarului (idem); 11 - biela de articulatie; 12 - biela de avans; 13 - tija sertarului.

Locomotiva cu aburi este o masina cu dublu efect, adica aburii actioneaza asupra pistonului cand pe o fata, cand pe cealalta. Distributia aburilor este efectuata de o piesa denumita sertar; englezii il denumesc "valve", de unde provine si denumirea de "valve-gear" data sistemului de biele care-l comanda. Exista o multitudine de sisteme de distributie a aburului; eu ma voi referi aici numai la sistemul Walschaert-Heusinger.

Sistemul Walschaert-Heusinger este cunoscut in doua variante constructive:
- cu admisie interioara ("inside admission") - la admisie, aburii trec prin interiorul sertarului; contramanivela este inclinata inainte, iar biela sertarului este articulata la biela de avans deasupra tijei sertarului:

-cu admisie exterioara ("outside admission") - la admisie, aburii trec prin exteriorul sertarului; contramanivela este inclinata inapoi, iar biela sertarului este articulata la biela de avans sub tija sertarului:

Comandata de contramanivela si de biela culisei, culisa oscileaza in jurul asa-numitului "punct fix" (marcat cu "X"). In interiorul culisei se afla o piesa numita "culisou" (sau "piatra culisei"), la care este articulata biela sertarului; culisoul poate luneca spre capatul superior sau spre cel inferior al culisei. Din cabina locomotivei, prin intermediul pieselor 3-4-5-6 se comanda pozitia bielei sertarului fata de punctul fix.
Ambele sisteme au in comun modul de comanda; anume, la mers inainte, biela sertarului se afla sub punctul fix, iar la mers inapoi ea se afla deasupra acestuia.
Exista si unele mici variatiuni ale acestor doua sisteme; de exemplu, locomotiva BR78, cu admisie interioara, are biela sertarului articulata deasupra tijei sertarului, dar contramanivela este inclinata inapoi din motive de comanda - daca am inteles bine, pentru ca roata de mana din cabina sa fie rotita spre dreapta pentru mers inainte (nu stapanesc prea bine germana ). Dupa cate am reusit eu sa inteleg, "inversarea" acestei logici este data de orientarea ansamblului format din piesele 5 si 6, prin intermediul carora se comanda viteza si sensul de mers.

Oricare ar fi sistemul de distributie, este de la sine inteles ca mecanismele bielelor trebuie sa fie absolut identice pe ambele parti ale locomotivei; deci ambele contramanivele trebuie sa fie inclinate fie inainte, fie inapoi, atunci cand bielele de cuplare sunt aduse pe rand in pozitie inferioara; este drept ca biela de cuplare nu apare in diagramele din programul "STEAM ENGINE VALVE GEAR ON THE COMPUTER", dar se poate intelege foarte bine la ce ma refer. Acum cred ca este clar de ce fac eu atata galagie atunci cand vad locomotive cu aburi in miniatura la care contramanivela de pe dreapta este inclinata inainte, iar cea din stanga inapoi :mrgreen: ...

Voi descrie mersul inainte al locomotivei cu sistem Walschaert-Heusinger cu admisie interioara, pornind de la punctul mort apropiat - adica articulatia bielei motoare se afla cel mai aproape de cilindru, biela motoare aflandu-se in prelungirea tijei pistonului. In aceasta situatie, sistemul biela-manivela nu poate produce rotirea rotii; antrenata de mecanismul de pe cealalta parte (aflat la 90 de grade fata de acesta - sau 270), roata isi continua totusi miscarea in sensul acelor de ceasornic.

La 30 de grade, sertarul se afla cam la mijloc, abia permitand evacuarea aburilor expandati si blocand admisia aburilor proaspeti. Sertarul este impins inainte, permitand admisia aburilor in dreapta pistonului si evacuarea aburilor din stanga.

Multumesc, Mity! 8)

Dupa ce articulatia bielei motoare trece de 90 de grade, sertarul incepe sa fie tras inapoi, inchizand progresiv admisia aburilor proaspeti in dreapta si evacuarea aburilor expandati din stanga.

La 180 de grade, ne aflam la punctul mort departat; sertarul a inchis admisia, dar incepe sa permita evacuarea aburilor expandati din dreapta.

Antrenata de mecanismul de pe partea cealalta a locomotivei, roata isi continua miscarea. Sertarul este tras in continuare inapoi, permitand admisia aburilor proaspeti spre stanga, respectiv evacuarea aburilor expandati din dreapta.

Dupa 270 de grade, sertarul incepe sa fie impins inainte, inchizand progresiv admisia aburilor proaspeti spre stanga si evacuarea aburilor expandati din dreapta.

La 330 de grade, admisia este deja inchisa, iar aburii expandati inca mai sunt evacuati.
De aici, ciclul se reia de la inceput.

In continuare voi prezenta mersul inapoi numai in imagini, fiindca explicatiile sunt cam aceleasi.
Pentru a determina locomotiva sa mearga inapoi, mecanicul actioneaza roata de mana din cabina, ridicand astfel biela sertarului deasupra punctului fix. Astfel, miscarea du-te-vino a sertarului este inversata, ceea ce duce la inversarea distributiei aburilor si, deci, rotile locomotivei se rotesc in sens invers acelor de ceasornic.
Ca o mica gluma, amintiti-va de o secventa din filmul "Trenul vietii" ("Le train de vie"): toti au urcat in tren, iar mecanicul repeta inca o data secventa de pornire, cu cartea in fata; totul pare a fi in regula, insa trenul porneste inapoi atunci cand da drumul aburilor :shock:. Speriat, isi da seama ca tinuse cartea... invers !!! Luminandu-se la fata, el roteste-roteste-roteste roata de mana, stabilind directia corecta de inaintare, iar trenul porneste spre mult-visata eliberare. Ca chestie, putea fi filmata foarte frumos miscarea culisoului in interiorul culisei, pornind de deasupra punctului fix (mers inapoi) si pana sub el (mers inainte). Apropo, locomotiva respectiva are numarul 230299 si este cu admisie interioara 8)

Multumesc, Traian! 8)
Pasiunea mea pentru aburoase a inceput cam acum vreo 40 de ani, cand tatal meu a adus locomotiva BR64 H0 Guetzold, iar eu nu-mi puteam lua ochii de la rotile si bielele ei atunci cand se deplasa tacticoasa pe cercul ei de sine
Practic, locomotivele cu aburi sunt "masini externe", adica toate mecanismele care produc miscarea sunt aflate in exterior, la vedere, ceea ce le face MULT mai interesante decat... alte locomotive ;-)

360 grade - punct mort apropiat - moment nul; mecanismul de pe partea cealalta se afla la cuadratura, antrenandu-l si pe acesta; urmeaza 330 grade si 300 grade

270 grade - cuadratura - moment maxim; urmeaza 240 grade si 210 grade

180 grade - punct mort departat - moment nul; mecanismul de pe partea cealalta se afla la cuadratura, antrenandu-l si pe acesta; urmeaza 150 grade si 120 grade

90 grade - cuadratura - moment maxim; urmeaza 60 grade si 30 grade

De la 0 grade (alias 360 grade) ciclul se reia.

Atunci cand biela sertarului se afla chiar in dreptul punctului fix, locomotiva se afla intr-o stare neutra, de obicei in repaus; aburii nici nu intra, nici nu ies din cilindri. Din acest punct de vedere, prima versiune a locomotivei BR55 Piko merge inapoi, prima versiune a locomotivei BR64 Guetzold merge inainte, iar marea majoritate a aburoaselor miniatura stau pe loc
In continuare voi prezenta functionarea sistemului Walschaert-Heusinger cu admisie exterioara; fenomenele & explicatiile sunt aceleasi, atata doar ca forma sertarului este diferita (sertar plan in loc de sertar cilindric), contramanivela este inclinata inapoi, iar biela sertarului este articulata la biela de avans sub tija sertarului.
Incepem cu mersul inainte.
0 grade - punct mort apropiat - moment nul; mecanismul de pe partea cealalta se afla la cuadratura, antrenandu-l si pe acesta; urmeaza 30 grade si 60 grade

90 grade - cuadratura - moment maxim; urmeaza 120 grade si 150 grade

180 grade - punct mort departat - moment nul; mecanismul de pe partea cealalta se afla la cuadratura, antrenandu-l si pe acesta; urmeaza 210 grade si 240 grade

270 grade - cuadratura - moment maxim; urmeaza 300 grade si 330 grade

De la 360 grade (alias 0 grade) ciclul se reia.

Iata aici sistemul Walschaert-Heusinger cu admisie exterioara, la mers inapoi.
360 grade - punct mort apropiat - moment nul; mecanismul de pe partea cealalta se afla la cuadratura, antrenandu-l si pe acesta; urmeaza 330 grade si 300 grade

270 grade - cuadratura - moment maxim; urmeaza 240 grade si 210 grade

180 grade - punct mort departat - moment nul; mecanismul de pe partea cealalta se afla la cuadratura, antrenandu-l si pe acesta; urmeaza 150 grade si 120 grade

90 grade - cuadratura - moment maxim; urmeaza 60 grade si 30 grade

De la 0 grade (alias 360 grade) ciclul se reia.