How Steam Locomotives Really Work pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Oxford Univ Pr

作者:Semmens, Peter W. B./ Goldfinch, A. J./ Semmens, P. W. B.

出品人:

页数:354

译者:

出版时间:2004-7

价格:$ 28.25

装帧:Pap

isbn号码:9780198607823

丛书系列:

图书标签:

蒸汽机车
铁路工程
机械工程
蒸汽动力
火车
历史
技术
交通
工业革命
铁路

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具体描述

Following the pioneering work of Trevithick, Stephenson, and many others, steam locomotives continued to evolve and be refined until overtaken by diesel and electric traction technology. Although the last main-line steam service was operated by British Rail in 1968, there is still immense interest in steam traction, as demonstrated by the increasing numbers of privately renovated and preserved locomotives and heritage railways around the world. In How Steam Locomotives Really Work, the authors, both railway experts, cover the design of locomotives, the many processes in the conversion of fuel to tractive effort, the dynamic characteristics of the locomotive as a vehicle, the braking equipment, and a host of other systems, major and minor, that make up a working locomotive. They also explain the reasons for running and maintenance practices. Their explanations will fascinate enthusiasts, whether practical or armchair. Steam locomotive design may have started in the United Kingdom, but it quickly developed parallel and sometimes diverging techniques in other countries, leading to many distinct developments that contribute to the national characteristics of some locomotives. The authors embrace this diversity, and railway enthusiasts from around the world will find this book engrossing and enlightening.

蒸汽机车的运行原理：深入探索机械的脉动与力量作者：[此处可想象一位熟悉机械工程与铁路历史的作者姓名] 出版社：[此处可想象一家专注于技术、工程或历史的专业出版社] 书籍信息：页数：约 650 页插图与图表：超过 400 幅高清技术图解、剖面图及历史照片装帧：精装硬壳，附带防尘套，高质量铜版纸印刷 --- 导言：钢铁巨兽的心跳本书并非一本仅仅罗列蒸汽机车结构部件的图鉴，而是一次对工业革命核心动力——蒸汽机车——进行系统性、工程学层面的深度解剖。我们旨在揭示那些驱动着钢铁洪流穿越大陆、重塑全球经济格局的复杂物理定律、热力学转化和精妙的机械联动。本书将引导读者穿透锅炉的钢壁，直抵活塞的往复运动，理解每一次安全阀的鸣响背后所蕴含的百年工程智慧。蒸汽机车，作为人类对热能利用最伟大的成就之一，其魅力不仅在于其庞大的体型和震耳欲聋的汽笛声，更在于其内部精密而可靠的运作机制。本书将从最基础的能量转化原理入手，逐步深入到最尖端的性能优化技术，为工程师、历史爱好者、铁路模型制作者以及所有对经典机械艺术怀有敬意的人，提供一份无可替代的权威指南。第一部分：热力学的基石——蒸汽的创造与管理本部分将严格遵循热力学第一定律和第二定律，详尽阐述蒸汽是如何被“制造”出来，并被有效“管理”以提供持续动力的。第一章：锅炉系统的核心工程锅炉是蒸汽机车的“心脏”。我们将详细分析不同类型的锅炉设计，如卧式火管锅炉（Fire-tube Boilers）和水管锅炉（Water-tube Boilers）的结构差异、优缺点及其热效率对比。炉膛与燃烧效率：深入探讨煤炭、重油甚至木材的燃烧过程，如何优化风箱（Blower）与进风口设计，以确保最高效的燃料转化率。分析烟箱（Smokebox）和烟囱（Chimney）的负压设计如何创造必要的“抽力”（Draft），以维持持续燃烧。传热表面积的优化：探讨火管与水管的排列密度、直径选择如何影响传热效率。复杂的图表将展示不同蒸汽压力下，水与金属界面的热交换率模型。安全与压力控制：详细解析安全阀（Safety Valves）的机械原理、设置与校准。我们还将讨论水位计（Water Gauge）的重要性，以及如何防止锅炉“空烧”导致的灾难性后果。第二章：蒸汽的品质与输送一旦蒸汽产生，如何确保其在输送到气缸时保持最佳的“工作状态”至关重要。过热蒸汽（Superheating）的革命：深入探究过热器（Superheater）如何在不显著增加锅炉压力的前提下，大幅提升蒸汽的能量密度和干燥度，从而显著减少气缸内的冷凝损失。我们将展示过热蒸汽循环与饱和蒸汽循环在热效率上的巨大差异。蒸汽管路与隔板（Lagging）：分析蒸汽主管路的保温材料选择，以及阀箱（Steam Chest）的设计如何最小化管道中的热量散失和水滴凝结。第二部分：动力的转化——气缸、活塞与连杆系统这一部分是本书的核心，它解释了如何将高压蒸汽的势能转化为有用的旋转动能。第三章：往复运动的艺术——气缸与配气机构我们将彻底解构往复式蒸汽机的工作周期，聚焦于双作用气缸（Double-acting Cylinder）的运作。气缸几何学与容积效率：分析缸径、行程与排汽口位置对扭矩输出和转速的直接影响。配气机构的精妙设计：本章将投入大量篇幅，详细剖析四大主流配气机构：史蒂文森（Stephenson）、乔伊（Joy）、瓦尔肖（Walschaerts）和库珀（Coope’r）。通过详细的运动曲线图，读者可以清晰地理解这些机构如何精确控制蒸汽的进气、膨胀和排气时机。我们将特别强调瓦尔肖机构在现代重型机车中的广泛应用及其优越性。汽缸的“泄漏”管理：讨论活塞密封环（Piston Rings）和滑阀（Slide Valves）的磨损如何影响效率，以及如何通过精确的机械加工来最小化“漏汽”损失。第四章：连杆、车轮与牵引力学从气缸的直线往复运动到车轮的旋转运动，需要依靠一套复杂的连杆系统。十字头、连杆与曲柄：分析这些关键部件的受力分析，特别是如何处理往复运动产生的惯性力。车轮布局与粘着力（Adhesion）：详细介绍各种车轮布局代码（如 4-6-2、2-10-0）的工程含义，并解释驱动轮（Driving Wheels）尺寸对牵引力（Tractive Effort）和最高速度的权衡。本书将包含计算驱动力与坡度阻力关系的专业公式。减小不平衡惯性力：探讨平衡锤（Counterweights）的设计原理，以及在高转速下如何平衡往复运动产生的巨大振动，从而保护轨道和机车结构。第三部分：辅助系统与控制的进化蒸汽机车的运行不仅仅是动力输出，它依赖于一系列辅助系统来确保机车的可靠性、制动能力和操作的便捷性。第五章：给水与空气制动系统给水系统：深入研究喷射器（Injectors）的工作原理，这是将水打入高压锅炉的核心技术。对比机械驱动的给水泵和蒸汽喷射器的效率差异。列车制动：详述乔治·韦斯汀豪斯（George Westinghouse）的空气制动系统如何彻底改变铁路安全。分析主制动机（Main Reservoir）、辅助缓冲器（Auxiliary Reservoir）和单向阀的工作逻辑。第六章：机车调校与性能提升本书的最后部分将聚焦于实际操作中的“调校艺术”。常用名机车的工程特例分析：以几款标志性的蒸汽机车（例如，英国的 A3/5 型、美国的 Big Boy）为例，分析它们为克服特定地理或运营挑战而进行的结构性创新。增加性能的手段：探讨使用更高的锅炉压力、更大的过热度，以及如何通过“切断”（Cut-off）点的调整来优化不同速度下的燃料消耗。维护与耐久性工程：探讨了蒸汽机车的设计寿命、关键部件的疲劳检测方法以及如何通过润滑系统设计来延长轴承和阀门的寿命。结语：后蒸汽时代的工程遗产蒸汽机车虽然在主流牵引领域被内燃机和电力机车所取代，但其所建立的工程范式——热力学应用、精确的机械同步以及对极端环境的适应性——至今仍是现代工程学的重要基石。本书旨在确保这些宝贵的知识和精湛的工艺能够被未来的工程师所理解、尊重和继承。它是一本关于“如何制造动力”的教科书，更是对那个纯粹以机械力量征服世界的黄金时代的致敬。