__NOTOC__
Незважаючи на різноманітність конструкцій, всі паровози мають три основні взаємопов'язані частини: паровий котел, парова машина та екіпаж .
Паровий котел служить для отримання пари, тобто є первинним джерелом енергії. Пара на паровозі є основним робочим тілом у багатьох пристроях і механізмах і насамперед в тяговій паровій машині, яка перетворює енергію пари на зворотно-поступальний рух поршня, який у свою чергу за допомогою кривошипно-шатунного механізму трансформується в обертальний, змушуючи крутитися рушійні колеса. Крім цього, пара служить для привода пароповітряного насоса, паротурбогенератора, а також використовується в звукових сигналах — і тифоні. Екіпаж паровоза, що складається з рами і ходових частин, є ніби пересувною основою (остовом) паровоза і служить для несення обладнання і для пересування паровоза по рейках. Також іноді в основні частини паровоза включають і тендер — причіплюваний до локомотива вагон, що служить для зберігання запасів води і палива.
Паровий котел
Оскільки паровий котел є первинним джерелом енергії, то це робить його головним компонентом паровоза. У зв'язку з цим до котла ставиться цілий ряд вимог. До них перш за все належать надійність (безпека) роботи котла — це зумовлено тим, що тиск пари може досягати дуже високих значень (до 20 атм. і вище), що перетворює котел в потенційну бомбу, і будь-який дефект конструкції може привести до вибуху, водночас тим самим позбавивши паровоз джерела енергії. Саме вибух парового котла був одним з найвагоміших аргументів проти впровадження паровозної тяги в XIX столітті. Також паровий котел повинен бути зручний в керуванні, обслуговуванні та ремонті, мати можливість роботи на різних видах і сортах палива, бути якомога потужнішим, а також економічним.
Паровий котел складається з частин, які для зручності часто ділять на п'ять груп : основні частини; гарнітура; арматура; паропровід і пароперегрівник; допоміжне обладнання.
Основні частини котла Класичний паровий паровозний котел складається з таких основних частин (на малюнку праворуч — зліва направо): топка, циліндрична частина та димова коробка.
Топка
Топка, вона ж камера згоряння, служить для перетворення хімічної енергії, вміщеної в паливі, на теплову. Конструктивно топка являє собою дві вкладені одна в одну сталеві коробки: вогнева коробка (власне топка) і кожух, з'єднані між собою спеціальними в'язями. Паровозна топка працює у вкрай важких температурних умовах, оскільки температура від згорілого палива може досягати 1600 °C, а між вогневою коробкою і кожухом при роботі знаходиться шар пари під великим тиском (десятки атмосфер). Тому топку збирають з мінімально можливого числа деталей, зокрема вогнева коробка складається з п'яти листів: стеля, два бічних, задній і трубчаста решітка. Остання є місцем переходу від топки до циліндричної частини .
У нижній частині топки розташована колосникова решітка, де розташовується шар палаючого твердого палива. Як зрозуміло з назви, вона має ґратчасту структуру, що забезпечує приплив свіжого повітря в топку. Великі колосникові решітки складаються з кількох окремих решіток — колосників. У задньому листі топки розташований шурувальний отвір, через який кочегар (або автоматичний вуглеподавач) закидає паливо. На потужних паровозах у верхній частині топки розташовані циркуляційні труби і (або) термосифони, що служать для підвищення циркуляції води в котлі. На цих трубах кріпиться спеціальне склепіння з цегли, що захищає стелю і трубчасту решітку від впливу відкритого полум'я.
Між собою топки розрізняють за формою стелі: з плоскою стелею і радіальні. Топка з плоскою стелею, також відома як топка Бельпера, має відносно великий об'єм вогневої коробки, завдяки чому забезпечується повнота згоряння палива. У результаті такі топки були вельми поширені в ранніх паровозів, а в ряді країн випускалися аж до кінця паровозобудування (наприклад, паровози Ер, що випускалися Чехословаччиною і Польщею аж до 1957 року). Однак топку Бельпера складно стикувати з циліндричною частиною котла. Окрім цього, велика ширина обмежує застосування за габаритом, особливо у верхній частині, а на потужних паровозах потрібно встановлювати велике число в'язей між вогневою коробкою і кожухом, бо плоскі листи гірше протистоять високому котловому тиску. Тому на потужних паровозах стали застосовувати топки з радіальною стелею (радіальна топка). Радіальна топка легше топки Бельпера і краще протистоїть високому тиску пари. Але в радіальної топки є серйозний недолік: відносно малий об'єм топкового простору, через що паливо спалюється менш ефективно, а незгорілі частинки вугілля можуть пошкодити внутрішню поверхню котла. Тому в передній верхній частині таких топок нерідко встановлюють камеру догорання, яка покращує ефективність згоряння палива (хоча нерідко цю ефективність перебільшують) .
Циліндрична частина котла Циліндрична частина парового котла є його основною частиною, бо саме в ній відбувається основне пароутворення. По суті, циліндрична частина є димогарним котлом, бо нагрів води відбувається за рахунок розташованої у ній значної кількості (до декількох сотень штук) димогарних труб, всередині яких протікають теплові повітряні потоки. Оболонка циліндричної частини складається з кількох барабанів (зазвичай трьох і більше), з'єднаних телескопічним методом, тобто вкладених один в один. Вперше багатотрубчастий котел на паровозах був застосований в 1829 році, а саме — на знаменитій «Ракеті» Стефенсона.
Часто в циліндричній частині розташований і пароперегрівник, розміщений в трубах, які здебільшого аналогічні димогарним, але більше діаметром. Такі труби називають вже жаровими, а сам пароперегрівник — жаротрубним.
Подача води в котел (живлення котла) проводиться з тендерного бака (на танк-паровозах — з паровозного бака) живильними приладами, у ролі яких можуть виступати поршневі або відцентрові насоси, а також парові інжектори (струминні насоси). На пізніших паровозах переважно використовувалися інжектори: завдяки їхній простоті в керуванні й надійності в роботі. На паровозі має бути не менш двох живильних приладів (два інжектори або один інжектор і один насос). Кожен прилад споряджений автоматичним живильним клапаном, що закривається при підйомі тиску в котлі, і запірним вентилем.
Димова коробка
Димова коробка розташована в передній частині паровоза, перед котлом, на протилежному топці боці. Служить для збирання газів згоряння, що виходять з димогарних і жарових труб, і виведення їх в атмосферу через димову трубу. Відіграє важливу роль у створенні тяги повітря в топці, що в свою чергу, дозволяє значно підвищити потужність паровоза. Також в димовій коробці встановлюються різні пристрої, які уможливлюють поліпшити роботу локомотива.
Гарнітура котла
Гарнітура котла — прилади та пристрої для забезпечення теплової роботи котла. Вони уможливлюють забезпечити спалення потрібної кількості палива з найменшими втратами. Залежно від розташування, розрізняють гарнітуру топки і гарнітуру димової коробки. Також варто відзначити такий прилад як сажездувач, який може розташовуватися як в топці, так і у вогневій коробці топки, або зовсім бути переносним. Сажездувач служить для очищення внутрішньої поверхні димогарних і жарових труб від сажі і згару, тим самим дозволяючи збільшити передачу тепла від гарячих газів через стінки труб до води і пару. Очищення проводиться спрямуванням струменя пари всередину труб. Надалі на багатьох паровозах сажездувачі були демонтовані .
Гарнітура топки
У гарнітурі топки перш за все варто відзначити колосникову решітку, розташовану у вогневій коробці на рівні топкової рами. Ця решітка служить для підтримки шару палаючого твердого палива, а також, як зрозуміло з назви, забезпечує йому, за рахунок шпар, приплив необхідного для горіння повітря. Через великі розміри (на паровозі серії Л її розміри — ), колосникова решітка робиться з окремих елементів — колосників, які розташовані поперечними рядами. На ранніх паровозах колосники були нерухомими, надалі стали будуватися паровози з рухомими (хитними) колосниками, що уможливлюло спростити очищення топки від шлаків і золи. Привод хитних колосників переважно пневматичний. Шлаки і зола з топки зсипаються в розташований під топкою спеціальний бункер — зольник, верхня частина якого охоплює всю колосникову решітку, а нижня, через дефіцит вільного простору, розташовується переважно між боковинами основної рами паровоза. Для пропуску повітря в топку, зольник обладнується спеціальними клапанами, які використовуються також і для очищення бункера від шлаків. До гарнітури топки ще відносять і топкові (шурувальні) дверцята, які закривають шурувальний отвір (що служить для закидання палива в топку), тим самим розділяючи простори топки і будки машиніста. Оскільки і зольник, і решітка забезпечують приплив свіжого повітря у вогневу коробку, засмічення (шлакування) їх повітропроводів і шпар може привести до серйозного падіння потужності котла, тому при використанні антрацитів і низькокалорійних вугіль застосовують шлакозволожувач, що являє собою кілька трубок з отворами, розташованими по периметру колосникової решітки. Періодично через них пропускають пару, яку знижує температуру біля самої решітки, а зіткаючись зі шлаком, робить його більш пористим.
Для запобігання небезпечному перегріву котла в разі пониження рівня води в ньому в стелі вогневої коробки встановлюють 2-3 . Пробка складається із сталевої вставки, залитої легкоплавким сплавом (олов'яно-свинцевим). При пониженні рівня води нижче верхнього торця пробки вона розплавляється і вода і пара з шумом ринуть у топку, сповіщаючи паровозну бригаду про аварію. Отримавши сигнал, машиніст має задіяти інжектори й зупинити горіння в топці для запобігання вибуху котла.
Якщо паровоз опалюється нафтою або мазутом (це було поширене на пізніших паровозах), то в топці встановлюють нафтові форсунки і нафтопроводи. Форсунки забезпечують тонке розпилення палива, що необхідно для його повного згоряння. При цьому з топки вилучають колосникову решітку, а замість неї в зольнику і топці встановлюють спеціальне цегляне склепіння (також відоме як обмурування), яке служить додатковим захистом топки від полум'я, що має більш високу температуру (понад 1600°), ніж при вугільному опаленні, а також для раціоналізації процесу горіння — якщо полум'я швидко погасити, то розпечене склепіння допоможе запалити паливо, що надходить після перерви. Однак загальна вага даного склепіння набагато вище, ніж у колосникової решітки, тому перевід паровоза з вугільного на нафтове опалення підвищує загальну вагу паровоза, особливо його задньої частини.
Гарнітура димової коробки Для горіння палива необхідне повітря, причому його потрібно досить багато: на 1 кг вугілля або мазуту потрібно відповідно 10-14 кг або 16-18 кг повітря. Очевидно, що подача такої кількості повітря в камеру згоряння (топку) природним способом практично неможлива, тому мусять вдаватися до створення штучної тяги газів у котлі. Для цього в димовій коробці встановлюють спеціальний димовитяжний пристрій, який забезпечує приплив повітря в топку за рахунок створення розрідження в димовій камері. Паровозні димовитяжні пристрої бувають кількох конструкцій, проте практично всі вони працюють на вже відпрацьованій парі, що надходить з тягової парової машини, що дозволяє змінювати подачу повітря залежно від використовуваної потужності машини, тобто чим більш напружено працює паровоз, тим сильніше горіння і тим більше пари виробляється.