การทำงานของรถจักรไอน้ำ

การทำงานของรถจักรไอน้ำ

โดยที่การทำงานของลูกสูบเครื่องจักรไอน้ำที่รถจักรนี้เป็นแบบ double acting คือ ไอน้ำเข้าไปดันลูกสูบได้ทั้ง ๒ ข้างของลูกสูบ ด้วยวิธีการทำงานอย่างเดียวกัน ฉะนั้น จะอธิบายแต่วิธีการทำงานแต่เพียงด้านเดียวดังนี้ คือ 

จังหวะที่หนึ่ง จังหวะทำงาน กล่าวคือ ลิ้นจะเปิดให้ไอดีไหลมาดันลูกสูบ ซึ่งเริ่มต้นจากปลายสุดกระบอกสูบด้านหนึ่ง สมมติว่าด้านซ้าย ไอน้ำจะดันลูกสูบให้เคลื่อนมาทางขวาในระยะหนึ่ง แล้วลิ้นจะปิดช่องไอ ไอน้ำที่ขังอยู่ในกระบอกสูบ และติดต่อกับส่วนอื่นไม่ได้ ก็จะขยายตัวดันลูกสูบให้เดินเคลื่อนต่อไปจนสุดทางด้านขวามือ ในการนี้ล้อจะหมุนไปครึ่งรอบ 

จังหวะที่สอง ลิ้นจะเริ่มเปิด เพื่อจะให้ไอเสียออกไป ในขณะนี้ ด้วยอาการหมุนของล้อ และแรงดันของไอดี ซึ่งเข้ามาดันอีกข้างหนึ่ง ของลูกสูบ จะทำให้ลูกสูบเคลื่อนกลับมาทางซ้าย ในครั้งนี้ ลูกสูบจะดันไอน้ำที่ขยายตัวเต็มที่ จะกลายเป็นไอเสีย ให้ไหลออกทางช่องเดิมผ่านลิ้นที่เปิดไปอยู่ทางช่องเก็บไอเสียที่หีบไอ แล้วระบายออกสู่ปล่อง ลูกสูบจะเคลื่อนตัวต่อมา จนใกล้จะสุด ด้านซ้ายมือ เมื่อลูกสูบเดินสุดทางซ้ายแล้วก็จะดำเนินการตามจังหวะที่หนึ่งต่อไปอีก 

อาการทำงานเช่นนี้สำหรับด้านตรงข้ามก็คงเป็นเหมือนกัน แต่จะทำงานสลับกัน ไปมา ในทำนองเดียวกันสำหรับสูบอื่นๆ ก็จะทำงานเช่นนี้ แต่จะทำงานเรียงตามกันไป หรือสลับกันสุดแท้แต่การออกแบบ เพื่อทำให้การขับล้อทยอยหมุนต่อเนื่องกันไป ทำให้ล้อหมุนกลิ้งไปบนรางโดยสม่ำเสมอ

ล้อพร้อมเพลาและการจัดวางล้อพร้อมเพลาของรถจักรไอน้ำ

ล้อพร้อมเพลาของรถจักรไอน้ำแบ่งออกเป็น ๒ จำพวก 

๑. ล้อกำลัง มีเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดใหญ่ ทำหน้าที่รับน้ำหนักรถจักรส่วนหนึ่ง มีน้ำหนักถ่วงใส่ไว้เพื่อให้ล้อหมุนได้เรียบ ตรงข้ามกับน้ำหนักถ่วงเป็นเดือยหมุน สำหรับรับแรงดันจากเครื่องจักรไอน้ำ เพื่อเคลื่อนรถจักร และอำนวยแรงฉุดลากรถพ่วง ในรถจักรแต่ละคันจะมีล้อกำลังอยู่หลายล้อ สุดแต่แบบของรถจักร ล้อกำลังจะวางเรียงรวมกันเป็นหมู่ โดยมีคันโยงโยงต่อกันระหว่างล้อ และมีอยู่ล้อหนึ่ง หรือเพลาหนึ่งที่รับแรงขับเคลื่อนโดยตรงจากลูกสูบ แล้วถ่ายทอดกำลังแรงขับนี้ โดยผ่านคันชักคันโยงไปสู่ล้อกำลังอื่นๆ ซึ่งมีเส้นผ่าศูนย์กลางเท่ากัน 

๒. ล้อรับน้ำหนัก มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเล็กกว่าล้อกำลัง ทำหน้าที่รับน้ำหนักส่วนหนึ่งของรถจักรแต่ประการเดียว รถจักรคันหนึ่ง อาจจะมีล้อรับน้ำหนักวางเรียงรวมกันเป็นหมู่อยู่ทั้งหน้าหมู่ล้อกำลัง และหลังหมู่ล้อกำลัง ล้อรับน้ำหนักที่อยู่หน้าล้อกำลัง เรียกว่า ล้อนำ และที่อยู่หลังล้อกำลัง เรียกว่า ล้อตาม

ส่วนมากล้อรับน้ำหนักจะติดตั้งอยู่กับโครงย่อยซึ่งเรียกว่าแคร่ อันเป็นส่วนหนึ่งต่างหากจากโครงประธาน แคร่นี้นอกจากจะช่วยรับน้ำหนักรถจักรแล้ว ยังช่วยทำให้รถจักรวิ่งเข้าทางโค้งได้สะดวก โดยที่แคร่จะหันเหได้โดยอิสระ ทั้งยังช่วยการทรงตัวของรถจักรขณะวิ่งบนรางด้วยความเร็วสูงให้ดียิ่งขึ้น แคร่ที่มีเพลาล้อตั้งแต่ ๒ เพลาขึ้นไป เรียกว่า แคร่โบกี้ (bogie) แคร่ที่มีเพลาล้อเพียงเพลาเดียว เรียกว่า ตะเฆ่ (bisel)

รถจักรไอน้ำมีอยู่หลายแบบตามลักษณะวิธีการของการจัดวางล้อและตามจำนวน ล้อ ทั้งนี้ เพื่อจะได้นำไปใช้การให้เหมาะสม กับประเภทของขบวนรถ หรือกับลักษณะ ของภูมิประเทศในท้องที่ที่ทางรถไฟผ่าน เป็นต้นว่า รถจักรที่ใช้ลากจูงขบวนรถโดยสาร ซึ่งต้องการความเร็วสูง แต่จำนวนรถโดยสารที่พ่วงไม่มาก คือ มีน้ำหนักลากจูงน้อยก็กำหนดให้มีล้อกำลังขนาดใหญ่ และมีจำนวนน้อยเพียง ๔ ถึง ๖ ล้อ (๒-๓ เพลา) ถ้าเป็น รถจักรที่ใช้ลากจูงขบวนรถสินค้า ซึ่งต้องการความเร็วต่ำ แต่จำนวนรถพ่วงมากจะได้ บรรทุกสินค้าได้มาก คือ มีน้ำหนักลากจูงมาก ก็กำหนดให้มีล้อกำลังเล็กกว่าและมีจำนวนล้อตั้งแต่ ๘-๑๒ ล้อ (๔-๖ เพลา) ส่วนการรับน้ำหนักจะกำหนดให้มากน้อยก็สุด แต่น้ำหนักของรถจักรคันนั้นๆ ที่จะเฉลี่ยไป

เพื่อประโยชน์ในการเรียกแบบรถจักรให้ง่ายและสั้น ได้มีการเรียกกันเป็นแบบสากล ตามจำนวนของกลุ่มล้อรับน้ำหนักและล้อกำลัง เรียงจากหน้าไปหลัง (แต่ไม่เรียกจำนวนล้อ ของรถลำเลียงรวมเข้าไปด้วย) ระหว่างตัวเลขแสดงจำนวนล้อในหมู่ คั่นไว้ด้วยเครื่องหมาย ลบ (-) แสดงว่าไม่ใช่หมู่เดียวกันและไม่เกี่ยวข้องกัน นอกจากนี้ ยังมีการเรียกชื่อแบบรถจักรโดยเฉพาะอีกด้วย เช่น รถจักรไอน้ำแบบ ๒-๘-๒ หมายความว่า รถแบบนี้มีการจัด วางล้อรับน้ำหนัก ๒ ล้อ (๑ เพลา) เป็นล้อนำ ล้อกำลัง ๘ ล้อ (๔ เพลา) และล้อรับน้ำ หนัก ๒ ล้อ (๑ เพลา) เป็นล้อตาม มีชื่อเรียกรถแบบนี้โดยเฉพาะว่า รถจักรแบบมิกาโด หรือแบบ ๔-๖-๒ ซึ่งมีชื่อเรียกโดยเฉพาะว่า แบบแปซิฟิก

ตารางต่อไปนี้แสดงให้ทราบถึงแบบและการเรียกชื่อของรถจักรไอน้ำต่างๆ ที่ใช้ การอยู่ทั่วไป