Shay locomotive

Shay locomotive 是根據 Ephraim Shay 的專利製造的一種齒輪蒸汽機車，主要在北美發展使用，特別適合伐木、採礦和工業用，能夠運行在陡峭或品質較差的軌道。

locomotive 火車頭

在傳動系統中使用齒輪裝置，通常是減速齒輪裝置，而不是常見的直接驅動設計。齒輪裝置可以縮小長度及尺寸，適用於曲率半徑較小軌道。

不同的齒輪比，可調整機車不同的速度和扭力需求，Shay 有數十種齒輪比。

台灣的 Shay 蒸氣機車

• 直立式汽缸會比往復式汽缸更有力？
• 直立式汽缸可獲得更大扭力？
• Shay 機車適合時走時停？蒸汽機車需要維持工作溫度，水蒸汽若凝結成液體，會損失除動力，也會損壞汽閥和汽缸，並不適合停留。
• Driver Shaft 和 Line Shaft
• 齒輪式機車在急彎陡坡能持續輸出強大動力？
• 十字接頭不是萬向接頭？

蒸汽機車

• 汽缸
• 氣動 (氣壓、液壓(油壓)) (液體較難壓縮，液壓系統可以產生的力和可推動的負載可比氣壓系統大。)
• 氣動系統使用的氣體：空氣。氮氣。氧氣。二氧化碳。
• 氣動邏輯：要能控制：AND、OR、氣動繼電器或氣動放大器、閂鎖元件、計時器元件、Sorteberg 繼電器、浮子放大器。許多新的應用用 (數位) 電控系統取代氣動邏輯，體積小、低價、高精準度和功能強大。空氣煞車。
• 直線或旋轉
• 動力來自水蒸汽，水蒸汽是鍋爐煮水產生的。鍋爐煮水是在引擎外部發生，所以稱為外燃機。和汽油引擎或柴油引擎的內燃機不同。(什麼是引擎？什麼是引擎外部？)(發電廠)
• 水蒸汽導入汽缸推動活塞，產生動力讓車輪運轉。蒸汽壓力
• 一般是在開放空間煮開水，蒸汽的壓力和大氣壓力一樣，在平地 100℃ 沸騰，是一大氣壓，等於 1 atm、約 1 bar (巴)、約 76公分水銀柱高、約 1 Kg/cm²。(蒸汽的力氣：鍋蓋)
• 海拔越高，大氣壓力越低，溫度不到 100℃ 就能抵抗較低的大氣壓力而沸騰。
• 如果在密閉空間，越多水蒸汽，壓力就越高，水的沸騰溫度也隨之升高，但不是無上限的升高，溫度高到某一特定值以後，壓力上升的幅度就會漸漸變小，極限就是「飽和蒸氣壓」，此時蒸發和凝結速度一致。在 181.2℃ 可產生 11.2 公斤/平方公分 的壓力，再持續加熱，壓力上升有限，到 200.4℃ 是極限。壓力鍋
• 過熱式是將達到飽和蒸汽壓的蒸汽，再繼續加熱，燃料增加有限，但可使蒸氣壓力提高到每平方公分 16 公斤以上。
• 除較早期的型式外，多數都採用過熱式，速度可超過每小時 100 公里。

參考

1. https://blog.pcbird.org/archives/29618

三脹式蒸汽引擎與雙動式蒸汽引擎