Паровые и газовые двигатели часто объединяют общим названием «тепловые». Действительно, каждый такой двигатель превращает в механическую работу тепловую энергию пара или газа. Но это превращение тепловые двигатели выполняют разными способами.
Старейшему двигателю этого класса — паровой машине — скоро двести лет. Некогда она была самой главной среди других двигательных машин. Сегодня паровая машина постепенно уходит в прошлое вместе с последними паровозами и пароходами. Машина эта тяжела и не очень быстроходна, а наша техника стремится к скорости и легкости. Кроме того, у нее низкий коэффициент полезного действия. Это для двигателей очень важный показатель. Коэффициент полезного действия (сокращенно к. п. д.) показывает, какую часть израсходованной энергии машина превращает в полезную работу. Так вот, к. п. д. хорошего паровоза не более 8%. Это значит, что из 100 кг сожженного в топке угля в полезную работу превращается тепловая энергия только восьми килограммов, а остальные 92 кг сжигаются напрасно — их энергия вылетает в дымовую трубу, теряется с отходящим паром, уходит на трение внутренних деталей паровой машины и механизма самого локомотива.
Как же все-таки устроена паровая машина?
Главная ее часть — цилиндр с поршнем. Пар высокого давления из парового котла может входить в цилиндр попеременно слева и справа поршня, и поршень начинает двигаться. Через шток, ползун и шатун поршень соединен с коленчатым валом.
Но кто командует впуском пара в левую и правую части цилиндра? И кто выпускает
из цилиндра отработавший, ненужный пар после каждого хода поршня? В самых первых паровых машинах это делал человек. Но его давно уже заменяет автоматическое устройство для распределения пара — золотник (см. статьи раздела «Автоматика»).
Всякая паровая машина должна еще иметь маховик — тяжелое колесо, насаженное на коленчатый вал. Маховик нужен, чтобы вал не останавливался в крайних положениях поршня — в так называемых мертвых точках. Инерция маховика заставляет вал пройти мертвую точку, а дальше снова работает поршень.
Паровая машина. В верхней части рисунка схема ее работы. Пар подается через один из двух каналов, поочередно открываемых золотником. Одновременно через другой канал и внутреннюю полость золотника отработавший пар отводится в холодильник.
87