Kolej
Powrót
Układy przeniesienia napędu w pojazdach spalinowych:
Elektryczne silniki trakcyjne oprócz stosowania w pojazdach elektrycznych powszechnie stosowane są również
w trakcji spalinowej. Zasada działania pojazdów spalinowych z tak zwaną przekładnią elektryczną o czym
jest tu mowa polega na zastosowaniu w pojeździe agregatu prądotwórczego, składającego się z wysokoprężnego
silnika spalinowego sprzęgniętego trwale z prądnica trakcyjną.
Praca silnika spalinowego, a więc jego energia mechaniczna realizuje napęd prądnicy, która przy odpowiednim
wzbudzeniu przetwarza tą energię na energię elektryczną, którą zasilane są silniki trakcyjne. W silnikach z kolei
następuje przetworzenie energii elektrycznej ponownie w energię mechaniczną, która realizuje napęd zestawów kołowych.
Agregat prądotwórczy (silnik CAT3512 i prądnica)
lokomotywa REMARUL 2300 DE
Silniki trakcyjne muszą być zasilane prądem o odpowiednim i możliwie optymalnym natężeniu i napięciu w stosunku
do panującego obciążenia i zadanego momentu tak, by w maksymalnym stopniu wykorzystana była siła pociągowa.
W tym celu w pojazdach z przekładnią elektryczną stosowany jest układ regulacyjny (dawniej mechaniczno - elektryczny,
a w nowoczesnych pojazdach mikroprocesorowy), który odpowiada ze regulację mocy silnika spalinowego
do mocy prądnicy (odpowiednie sterowanie obrotami silnika i wzbudzeniem prądnicy).
Regulator obrotów Woodward (mechaniczno - elektryczny) - SM42
Zastosowanie w spalinowych pojazdach trakcyjnych przekładni elektrycznej daje dobre własności ruchowe, umożliwiając
precyzyjne sterowanie mocą i prędkością pojazdu. Co ważne regulacja prędkości i mocy przebiega w sposób bezstopniowy.
W pojazdach spalinowych z przekładnia elektryczną stosowane są analogiczne typy silników trakcyjnych jak
w pojazdach elektrycznych. Mogą one być szeregowe na prąd stały lub indukcyjne. W zależności od zastosowanych
silników stosuje się prądnice prądu stałego lub prądnice synchroniczne trójfazowe. W przypadku zasilania silników
prądu stałego z prądnicy trójfazowej stosowane są prostowniki trakcyjne.
Prostownik trakcyjny w lokomotywie spal-elektr.
Innym sposobem napędu pojazdów spalinowych jest zastosowanie mechanicznych, hydromechanicznych
lub hydraulicznych przekładni trakcyjnych. Silnik spalinowy połączony jest z przekładnią trakcyjną, z której dalej
moment przekazywany jest na przekładnie osiowe przenoszące moment obrotowy na zestawy kołowe.
Przekładnia mechaniczna to typowa mechaniczna skrzynia biegów. Taki układ spotyka się w lekkich pojazdach - np.
w wagonach silnikowych zwanych potocznie drezynami. Maszynista ma w kabinie lewarek i nim zmienia biegi analogicznie jak w samochodzie.
Przekładnie hydromechaniczne i hydrauliczne to bardziej skomplikowane urządzenia w których regulacja momentu
odbywa się automatycznie. W przekładni hydromechanicznej występują dwa główne
zespoły takie jak: przekładnia hydrokinetyczna oraz zespół mechanicznych przekładni planetarnych. Ta pierwsza
jest przekładnią bezstopniową samoczynnie dostosowującą odbierany moment z silnika spalinowego
do wielkości obciążenia wynikającego z warunków ruchu pojazdu. Zespół przekładni mechanicznych (biegowych) służy
natomiast do zwiększenia zakresu przełożeń całej przekładni trakcyjnej.
W przekładniach hydraulicznych moment przenoszony jest poprzez odpowiedni przepływ cieczy (oleju hydraulicznego),
będącej nośnikiem energii. Energia mechaniczna dostarczana przez silnik spalinowy jest przetwarzana
na energię hydrauliczną, która po odpowiedniej redukcji według zadanego momentu, zostaje
ponownie przetworzona na energię mechaniczną, przekazaną na zestawy kołowe.
W zależności od typu pojazdu silnik spalinowy z przekładnią trakcyjną mogą stanowić zintegrowany
moduł napędowy tworząc tak zwany „powerpack” lub też mogą być niezależnymi komponentami połączonymi
wałem Kardana.
Powerpack - silnik spalinowy: MAN zintegrowany z przekładnią hydrauliczną VOITH
(opis na powiększeniach.)
Przekładnia trakcyjna hydrauliczna, wał Kardana
i przekładnia osiowa - lok. VOSSLOH G6
(opis na powiększeniu)
Zespoły „powerpack” są stosowane najczęściej w lekkich pasażerskich pojazdach szynowych. Przeniesienie napędu
z przekładni trakcyjnej na przekładnie osiowe oraz pomiędzy przekładniami osiowymi realizują wały Kardana.
Przekładnia osiowa
Przekładnia osiowa i wały Kardana w wózku (opis na pow.)
Napęd hydrostatyczny w pojazdach spalinowych
W lekkich pojazdach trakcyjnych z napędem spalinowym (np. w drezynach, pojazdach sieciowych, maszynach torowych itp.)
stosowany jest coraz częściej napęd hydrostatyczny, który cechuje prostota
budowy oraz możliwość uzyskania dużych sił przy małych gabarytach urządzeń.
Ujmując ogólnie napęd hydrostatyczny polega na zastosowaniu pompy hydraulicznej
napędzanej przez silnik spalinowy i połączonej poprzez przewody hydrauliczne z obrotowymi
silnikami hydrostatycznymi. Pompa hydrauliczna przemienia energię mechaniczną z silnika
spalinowego na energię hydrauliczną w postaci ciśnienia oleju hydraulicznego, będącego nośnikiem energii.
Silniki hydrostatyczne obrotowe natomiast przetwarzają dostarczoną energię hydrauliczną ponownie
na w energię mechaniczną w postaci momentu obrotowego, którą napędzane są zestawy kołowe.
Stąd też silnik hydrauliczny jest z budowy analogią pompy. Silniki hydrauliczne mogą być zabudowane bezpośrednio
na osi zestawu kołowego lub połączone z nią poprzez zastosowanie przekładni osiowej.
W omawianym rozwiązaniu widać analogię do systemu napędowego z przekładnią elektryczną,
gdzie role pompy pełni prądnica, a rolę silników hydraulicznych - silniki elektryczne.
Zaletami przekładni elektrycznej i napędu hydrostatycznego są bezstopniowość regulacji mocy
i prędkości oraz niezależność miejsca wytwarzania energii do miejsca jej odbioru.
Pociąg sieciowy PS00.M - 19 z napędem hydrostatycznym
prod. ZPS Sp. z o.o. Stargard Szczeciński