[Budowa] 

Ruch posuwisto-zwrotny tłoka zamieniany jest na ruch obrotowy wału (w parowozie jest to oś napędowa) za pomocą przekładni korbowej. Niestety przekładnia korbowa nie jest idealnym sposobem zamiany ruchu posuwisto-zwrotnego na obrotowy. Nie mam tutaj na myśli nieuniknionych strat spowodowanych koniecznością pokonania tarcia części mechanizmu o siebie, czy też niedoskonałości wyważenia poszczególnych części mechanizmu, ale fakt, że nawet w idealnym, teoretycznym modelu przekładni korbowej maszyna ma bieg nierówny. Opis działania przekładni i jej niedoskonałości znajduje się w osobnym artykule [Przekładnia korbowa]. Aby wyrównać ruch maszyny stacjonarnej stosuje się ciężkie koła zamachowe umieszczone na wale napędowym, co eliminuje w dużym stopniu niedoskonałość samej przekładni korbowej i czyni ruch obotowy wału prawie jednostajnym.

Para jest doprowadzona do skrzyni suwakowej (zaworowej) rurą parowlotową. W rurze znajduje się sterowana ręcznie przez maszynistę przepustnica, umożliwiająca otwarcie lub zamknięcie dopływu pary do silnika. W maszynach stacjonarnych, w których zależy nam aby obroty wału były stałe stosuje się regulator odśrodkowy Watta, który automatycznie przymyka przepustnicę gdy obroty przekroczą nastawioną wartość i otwiera przepustnicę gdy obroty wału spadną poniżej zadanej wartości.

Zasada działania
Zasadę działania maszyny parowej obrazuje animacja, na której pracę maszyny można obserwować krok po kroku. W maszynach stacjonarnych skrzynia suwakowa umieszczona jest zwykle z boku cylindra. W skrzyni znajduje się suwak (zawór) otwierający i zamykający dopływ pary z kotła poprzez jeden z kanałów prowadzących ze skrzyni do cylindra, raz z jednej, raz z drugiej strony tłoka. Ten sam suwak równocześnie otwiera drugi kanał po przeciwnej stronie tłoka, skąd zużyta para zostaje skierowana do otworu wylotowego skrzyni zaworowej, a dalej rurą wylotową wydostaje się do atmosfery.

Ponieważ ciśnienie z jednej strony tłoka ma wartość równą ciśnieniu pary w kotle p_b, a z drugiej strony panuje ciśnienie atmosferyczne p_atm więc powstaje siła F, która przesuwa tłok w kierunku niższego ciśnienia. Równocześnie para w cylindrze za tłokiem się rozpręża i ochładza. Siła przesuwająca tłok jest wprost proporcjnalna do różnicy ciśnień przed i za tłokiem, a odwrotnie proporcjonalna do powierzchni tłoka S_p, co wyraża równanie F = (p_b-p_atm) ÷ S_p.

Tłok, poprzez trzon tłoka czyli tłoczysko, na końcu którego znajduje się przegub zwany krzyżulcem połączony jest z korbowodem. Drugi koniec korbowodu, znowu za pomocą przegubu, połączony jest mimośrodowo z kołem, które w maszynie stacjonarnej zwane jest kołem pasowym, a w przypadku silnika parowozu kołem silnikowym.

Mechanizm poruszający suwak nazywany jest stawidłem, rozrządem lub mechanizmem parorozdzielczym. Różne typy tych mechanizmów stosowanych w parowozach omawia osobny artykuł [Stawidło]. Najprostszym stawidłem, stosowanym w maszynach stacjonarnych jest przekładnia korbowa, z reguły w postaci mimośrodu umieszczonego na wale (osi napędowej) i poruszającego drążek mimośrodowy, który z kolei porusza trzonem suwaka. Takie stawidło będę nazywał modelowym.

W stawidle modelowym mimośród zablokowany jest na wale w takiej pozycji, żeby jego mimośrodowość e znajdowała się pod kątem prostym do korby r i w zależności od tego czy zablokujemy mimiśród pod kątem 90° czy -90° w stosunku do korby, to silnik będzie się poruszał zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie (taki silnik poruszałby parowóz albo tylko w przód, albo tylko w tył). Kąt pomiędzy mimośrodowością a korbą nazywa się kątem wyprzedzenia i w praktyce mimośrody ustawiano z kątem wyprzedzenia trochę większym niż 90° z przyczyn, które zostaną omówione później. Takie stawidło nie umożliwia zmiany kierunku ruchu obrotowego silnika inaczej jak tylko poprzez zamocowanie mimośródu na wale w pozycji obróconej o 180°. Ponieważ w praktyce tarcza mimośródu zamocowana jest na wale za pomocą klina wbitego w rowek wyżłobiony w tarczy mimośrodu i wale, należałoby więc wybić klin, przestawić tarczę i wbić klin ponownie w drugi rowek wyżłobiony wcześniej w wale po przeciwnej stronie. Oczywistym jest, że takie rozwiązanie nie wchodzi w grę jeśli trzeba zmieniać kierunek ruchu silnika częściej niż raz na rok. Dlatego maszyny stacjonarne wyposażone w ten rodzaj stawidła obracały się zawsze w jednym kierunku.

Źródła: Michael Reynolds Locomotive Engine Driving, London 1888. J.G.A. Meyer Modern Locomotive Construction, New York 1892. Charles H. Fessenden Valve Gears, New York 1915. Charles L. McShane Modern Locomotive Valves and Valve Gears, New York 1917.

Jedna z największych na świecie stacjonarnych maszyn parowych o poziomym układzie tłoków w Muzeum Przyrody i Techniki w Starachowicach. Foto Archiwum Starostwa Powiatowego w Starachowicach. Stacjonarna maszyna parowa: przekładnia korbowa, stawidło mimośrodowe, przekrój cylindra i skrzyni suwakowej z suwakiem płaskim (rzut aksonometryczny). Cylinder i skrzynia suwakowa z suwakiem płaskim (rzut aksonometryczny i przekrój). Zasada działania stacjonarnej maszyny parowej (animacja).