Первую универсальную паровую машину запатентовал в 1784 г. британский изобретатель Дж. Уатт. С маленькими усовершенствованиями она более ста лет оставалась единственным промышленным двигателем: приводила в перемещение паровозы и станки, пароходы а также первые машины. Познакомимся с ее устройством.
Главная часть автомобили — чугунный цилиндр, в котором ходит поршень. Рядом с цилиндром расположен парораспределительный механизм — золотниковая коробка, сообщающаяся с паровым котлом. Не считая котла коробка соединена еще с конденсатором (в первых паровозах и паровых машинах значительно чаще легко через дымовую трубу — с воздухом) и с цилиндром при помощи двух окон. В коробке находится золотник — стержень с двумя клапанами, необычный тумблер, ведающий попеременной подачей пара то с одной, то иначе поршня. Действует тумблер так. В то время, когда поршень движется, к примеру, направо, левая часть цилиндра при помощи золотника через окно сообщается с паровым котлом, а правая — через второе окно — с воздухом. Пар большого давления подается в цилиндр слева, где он расширяется и делает работу — толкает поршень. Отработанный пар из правой части уходит в воздух. После этого, в то время, когда поршень движется налево, пар большого давления входит в правую часть цилиндра, а отработанный пар из левой части уходит в воздух. Так создается разность давлений в правой и левой частях, которая и приводит поршень в перемещение.
Пар подается не в течение всего хода поршня, а лишь в начале его. Затем благодаря особенной форме золотника пар отсекается (перестает подаваться в цилиндр), и механическая работа производится потом расширяющимся и охлаждающимся паром. Отсечка пара дает громадную экономию энергии.
Производить отработанный пар в воздух невыгодно, поскольку он содержит в себе довольно много тепловой энергии. Для увеличения КПД автомобили еще Дж. Уатт применил особое устройство — конденсатор, охлаждаемый водой сосуд, в котором пар конденсировался, т. е. преобразовывался в воду. Наряду с этим давление в конденсаторе падало ниже атмосферного, что существенно увеличивало разность давлений, действующих на поршень. Вода из конденсатора направлялась обратно в котел, а это разрешало создать замкнутую совокупность.
Благодаря разным усовершенствованиям к началу XX в. были выстроены паровые машины мощностью 15 МВт, развивавшие до 1000 об/мин. Наряду с этим КПД таких автомобилей удалось поднять более чем в 60 раз если сравнивать с машиной Уатта. Но все равно он не превысил 20%. Громоздкие, тяжелые и неэкономичные паровые машины в наши дни абсолютно вытеснены двигателями и паровыми турбинами внутреннего сгорания.
Но, как сообщено выше, первенствуя и до конца XIX в. единственным универсальным двигателем, паровая машина сыграла необыкновенную роль в прогрессе всемирный транспорта и промышленности (см. Научно-технический прогресс).