蒸汽弹簧

蒸汽弹簧或蒸汽悬架是用于由乔治斯蒂芬森设计和制造的一些早期蒸汽机车的一种悬架形式。它们只是短暂使用过，可能用于不到十辆机车。

早期的铁路使用铸铁鱼肚栏杆。它们很脆，在冲击载荷下容易开裂。1820 年代的新型蒸汽机车比早期板块的马车重得多。这一时期的机车也使用设置在锅炉内的垂直气缸。移动活塞的垂直力进一步引起锤击，这增加了轨道上的负载。

悬架的另一个原因是改善车轮和轨道之间的摩擦接触。这依赖于保持良好的接触，因此需要车轮在不平坦的轨道上的良好悬挂。当时，“粘附牵引”机车牵引火车的能力受到很多质疑，因为人们认为光滑的铁轮和铁轨之间的摩擦力不足。一些设计师，例如 Blenkinsop 和他的 Salamanca 认为齿轮齿系统是必要的。斯蒂芬森认为，只要轮轨之间保持良好的接触，仅靠摩擦附着力就足够了。

在这些早期机车出现的时候，还没有一种方法可以锻造出足够的钢弹簧来承载机车的重量。自 Huntsman 的坩埚工艺以来，就已经有了高质量的钢材，但它仍然非常昂贵，以至于被视为“半贵金属”。再过四十年，贝塞麦的转炉才能生产出廉价的大宗钢材。一个类似的问题影响了安全阀，导致它们依赖自重或 Hackworth 庞大的板簧堆栈，而不是后来出现的无处不在的钢螺旋弹簧。

斯蒂芬森的“蒸汽悬架”为每个车轮提供了自己的“蒸汽弹簧”。垂直的圆柱体安装在锅炉的底部，在每个轴的上方，并成对地向侧面偏移。斯蒂芬森机车的底盘或框架几乎没有提供结构强度，其中大部分来自锅炉外壳。在每个汽缸内，一个活塞承载轴的负载，并向上顶压锅炉内的蒸汽压力。一个直径只有几英寸的活塞足以平衡机车的重量。轴箱轴承可以在连接到锅炉下方的木框架上的喇叭块内垂直滑动。

活塞密封件在当时是一个长期存在的问题。那些在低压下工作的大型固定式发动机用各种方法密封，包括皮革洗杯器、积水池甚至牛粪药膏。随着工作压力的增加，这是将固定式蒸汽机转变为移动式蒸汽机车的重要组成部分，对活塞密封件的要求进一步增加。活塞现在主要是通过在凹槽中缠绕橡木绳来密封的，通常涂有牛油。保持绳索密封湿润，从而膨胀，被认为是实现良好密封的重要因素。由于蒸汽弹簧缸位于锅炉的下部，低于吃水线，因此预计它们会很好地密封。尽管如此，他们继续给泄漏带来麻烦，最终被拆除并用铁或钢板簧代替。1831 年的伍德展示了其中一辆 Killingworth 机车，该机车现在配备了金属板簧和连接杆。

George Stephenson 的xxx台机车是 1814 年的 Blücher。这是一种四轮机车，轮子由正齿轮连接。它在相对较新的带有法兰轮的边缘导轨技术上的牵引力很差，这归结为保持与它们良好接触的问题。这是一批被称为“Killingworth Colliery 机车”的早期斯蒂芬森机车中的xxx台。斯蒂芬森的下一个设计是对此的发展，仍然有四个轮子，但现在使用链传动将它们连接在一起。这是他xxx台使用蒸汽弹簧的机车。

斯蒂芬森作为机车制造商赢得了声誉，并被要求在基尔马诺克和特伦铁路上制造xxx辆在苏格兰使用的机车。Duke 更大，有六个轮子，使用与 Killingworth 机车相同的链传动和蒸汽弹簧。由于这台机车是为外部客户建造的，斯蒂芬森不能再使用基灵沃思的车间设施，所以它是在他的朋友威廉·洛什在纽卡斯尔的沃克铁厂建造的。这种机车的改进在 1816 年 9 月 30 日与 Losh 共同提交的专利中进行了详细说明。

公爵可能于 1817 年完成并在基尔马诺克运行，但似乎继续存在铁路断裂的问题。1824 年 10 月，它被卖给了埃尔金伯爵，用于他在法夫的铁路，但由于铁轨太重，它被用作查尔斯敦采石场的固定泵送发动机，并从 1830 年起在丹弗姆林附近的一个煤矿使用；它后来的命运没有记录。

大多数苏格兰人对公爵的描述都是不准确的，基于基林沃斯机车甚至斯蒂芬森的火箭，但在 1914 年，为百年纪念制作了一个纪念银模型，仅此一项似乎准确，显示了六个轮子和蒸汽弹簧的圆柱体。

1820 年至 1822 年间，为 Hetton Colliery 建造了五辆机车，其中四辆被命名为：Hettton、Dart、Tallyho 和 Star。它们的设计与 The Duke 相似，但采用 3 英尺 9 轮的四轮。它们是用蒸汽弹簧建造的，后来由于蒸汽泄漏问题而被拆除。

1852 年，里昂被建造为这些早期赫顿机车的复制品。

后来的机车放弃了蒸汽泉。对于 1825 年斯托克顿和达灵顿铁路上的运动，没有提供弹簧。尽管没有弹簧，但提供了侧向补偿以保持轨道和车轮之间的良好接触。其中一个轴安装在一个“炮箱”轴承中，该轴承可在中心旋转并可以左右倾斜。虽然不能为机车提供稳定的行驶，但它确实允许车轮沿着不平坦的轨道行驶。车轮之间的这个大炮箱的存在也阻止了以前使用中央驱动链，因此斯蒂芬森xxx次采用了现在无处不在的连接杆。与蒸汽弹簧相比，减少悬架的行程也使得提供自由运行的连接杆更容易，

簧下骑行打破了原来的八辐铸铁轮毂，因此这些被哈克沃斯用他独特的两片式铸铁盘式轮毂取代，同心部件之间用木楔子来修饰。通过使用更坚固的铁轨，此时已经减少了铁轨破损。这些新的可锻铸铁轨道是斯蒂芬森和洛什之间裂痕的根源，因为洛什最初希望从他的钢铁厂供应铸铁轨道，斯蒂芬森曾短暂地成为该工厂的合作伙伴。尽管斯蒂芬森选择使用改进的铁取而代之的是 John Birkinshaw 的 Bedlington Ironworks 的铁路。