Локомотив Шей: История и конструкция

Введение

Паровоз с зубчатой передачей

Локомотив Шай – паровоз с зубчатой передачей, который был разработан и преимущественно использовался в Северной Америке. Локомотивы строились по патентам Эфраима Шея, которому приписывают популяризацию концепции паровоза с зубчатой передачей. Хотя конструкция ранних локомотивов Эфраима Шея отличалась от более поздних, прослеживается чёткая линия развития, объединяющая все локомотивы Шай. Локомотивы Шай особенно хорошо подходили для лесозаготовок, горнодобывающей промышленности и промышленных предприятий, и могли успешно работать на крутых или некачественных путях.

Разработка

Эфраим Шей (1839–1916) был школьным учителем, писарем в полевом госпитале во время Гражданской войны в США, государственным служащим, лесорубом, торговцем, владельцем железной дороги и изобретателем, жившим в Мичигане. В 1860-х годах он стал лесорубом и искал лучший способ доставки бревен к лесопилке, чем на зимних санях. В 1875 году он построил собственную узкоколейную железную дорогу с шириной колеи 2 фута 2 дюйма (около 66 см) на деревянных шпалах, что позволило ему осуществлять лесозаготовки круглый год. Два года спустя он разработал идею установки двигателя на платформе с котлом, передачами и тележками, способными поворачиваться. Первый локомотив Shay имел только два цилиндра, передняя тележка была установлена обычным образом, а задняя была жестко закреплена на раме и не могла поворачиваться, подобно ведущим колесам обычного локомотива. Он установил котел диаметром 3 фута (около 91 см) и высотой 5 футов (около 1,5 м) по центру платформы, водяной бак – над передней тележкой, а двигатель, поставленный Уильямом Криппеном, – поперечно над задней тележкой. Шей сначала экспериментировал с цепной передачей от двигателя через пол к оси тележки. Неизвестно, приводил ли он в движение одну или обе оси, но вскоре он понял, что цепная передача непрактична, и попробовал ременную передачу. Идея быстро стала популярной. Шей подал заявку и получил патент на основную конструкцию в 1881 году. В 1901 году он запатентовал улучшенную зубчатую тележку для своих локомотивов. Лима Локомотив Уоркс из Лимы, штат Огайо, построила прототип локомотива Эфраима Шея в 1880 году. До 1884 года все локомотивы Shay, произведенные Lima, имели вес и оснащались только двумя цилиндрами. В 1884 году они поставили первый 3-цилиндровый локомотив (класс B), а в 1885 году – первый 3-тележечный (класс C) локомотив Shay. Успех Shay привел к значительному расширению и реорганизации компании Lima. Когда Lima впервые ознакомилась с идеей Shay, она не была впечатлена, пока Джон Карнес не убедил компанию использовать эту идею, что привело к созданию классического дизайна Shay. В 1903 году Lima заявила, что поставила "самый тяжелый локомотив в мире", первый 4-тележечный (класс D) локомотив Shay, весом . Он был построен для El Paso Rock Island Line от Аламогордо, Нью-Мексико, до Кокс-Каньона, протяженностью 50 км, с крутыми поворотами и уклонами до 6%. Использование двух тендеров было необходимо, поскольку плохое качество воды вдоль линии означало, что локомотив должен был перевозить достаточно воды для кругового рейса. Льюис Э. Файтнер, работавший в Lima, запатентовал улучшенные кронштейны для крепления двигателя и перегреватель для локомотива Shay в 1908 и 1909 годах. После истечения срока действия основных патентов Shay, компания Willamette Iron and Steel Works из Портленда, штат Орегон, начала производить локомотивы типа Shay, а в 1927 году Willamette получила патент на улучшенную зубчатую тележку для таких локомотивов. Они стали известны как локомотивы Willamette. Поскольку "Shay" был зарегистрированным товарным знаком Lima, строго говоря, неправильно называть локомотивы, произведенные Willamette и другими компаниями, "Shay". Шесть локомотивов Shay Patent, известных как локомотивы Shay конструкции Хендерсона, были построены на Michigan Iron Works в Кадиллаке, штат Мичиган.

Ephraim Shay (1839–1916), was a schoolteacher, a clerk in an American Civil War hospital, a civil servant, a logger, a merchant, a railway owner, and an inventor who lived in Michigan. In the 1860s, he became a logger and wanted a better way to move logs to the mill than on winter snow sleds. He built his own tramway in 1875, on 2 feet 2 inches gauge track on wooden ties, allowing him to log all year round. Two years later he developed the idea of having an engine sit on a flatcar with a boiler, gears, and trucks that could pivot. The first Shay only had two cylinders and the front truck was mounted normally while the rear truck was fixed to the frame and could not swivel, much as normal drivers on a locomotive. He mounted the 3 feet (1 m) diameter by 5 feet (2 m) tall boiler centered on the car with the water tank over the front trucks and with an engine supplied by William Crippen mounted crossways over the rear trucks. Shay experimented first with a chain drive from the engine through the floor to the truck axle. It is not known if he powered one or both axles, but he soon found that the chain drive was not practical and he next tried a belt drive. It did not take long for the idea to become popular. Shay applied for and was issued a patent for the basic idea in 1881. He patented an improved geared truck for his engines in 1901. Lima Locomotive Works of Lima, Ohio built Ephraim Shay's prototype engine in 1880. Prior to 1884, all the Shays Lima produced weighed each and had just two cylinders. In 1884, they delivered the first 3 cylinder (Class B) Shay, and in 1885, the first 3 truck (Class C) Shay. The success of the Shay led to a major expansion and reorganization of the Lima company. When Lima first received the Shay idea it was not impressed, until John Carnes influenced the company to use the idea, resulting in the classic Shay design. In 1903, Lima could claim that it had delivered the "heaviest locomotive on drivers in the world", the first 4 truck (class D) Shay, weighing This was built for the El Paso Rock Island Line from Alamogordo, New Mexico to Cox Canyon, 31 mile (50 km) away over winding curves and grades of up to 6%. The use of a two truck tender was necessary because the poor water quality along the line meant that the locomotive had to carry enough water for a round trip. Lewis E. Feightner, working for Lima, patented improved engine mounting brackets and a superheater for the Shay in 1908 and 1909. After the basic Shay patents had expired, Willamette Iron and Steel Works of Portland, Oregon, manufactured Shay type locomotives, and in 1927, Willamette obtained a patent on an improved geared truck for such locomotives. These became known as Willamette locomotives. Since "Shay" was a trademark of Lima, strictly speaking it is incorrect to refer to locomotives manufactured by Willamette and others as "Shays". Six Shay Patent locomotives, known as Henderson style Shays, were built by the Michigan Iron Works in Cadillac, Michigan.

Обзор

Согласно данным Lima Locomotive Works в 1925 году, "Локомотив Shay Geared имеет широкий и разнообразный спектр применения, используясь в промышленности, на карьерах, у подрядчиков, в лесозаготовках, горном деле и на плантациях; (а также на ветвях и горных участках основных железнодорожных линий). Он особенно хорошо подходит для промышленных железных дорог внутри и вокруг крупных производственных предприятий. Его ценность как маневрового локомотива обусловлена быстротой разгона состава и способностью оперативно выполнять расстановку вагонов. Он спроектирован для прохождения любых поворотов, по которым могут двигаться стандартные вагоны". Компания особо отметила его эффективность на "крутых уклонах", "неровных путях" и "путях, недостаточно прочных для обычного локомотива с той же осевой нагрузкой". Сан-Луис-де-ла-Пас, Мексика.