PŘENOSY VÝKONU

• MECHANICKÝ

• HYDRAULICKÝ

• KOMBINOVANÝ (MECH + HYDRAULICKÝ)

• DIESELELEKTRICKÝ

Požadavky na přenos výkonu

Aby přenos výkonu plnil svůj účel, musí vyhovovat těmto požadavkům

a) Musí umožnit změnu konstantního kroutícího momentu motoru na proměnlivou tažnou sílu, která má probíhat v závislosti na rychlosti podle křivky blížící se ideální trakční hyperbole.

b) Musí umožňovat rozšíření rozsahu otáček - vnětový motor pracuje v rozmezí otáček od volnoběžn. do maximálních, dvojkolí se otáčí od otáček nulových až do otáček příslušejících max. dovolené rychlosti vozidel..

c) Musí být schopen oddělit motor od hnacího dvojkolí - (start motoru, po zastavení vozidla zůstává motor v chodu, zajištění plynulého rozjezdu bez rázů)

d) Musí umožňovat změnu směru jízdy vozidla – reverzace

e) Musí zaručovat plynulý a pokud možno nepřerušovaný průběh síly v celém rozsahu rychlosti (při přechodu mezi jednotlivými regulačními stupni se tažná síla musí měnit plynule)

f) Musí zaručovat pohodlné rozdělení výkonu motoru na více hnacích dvojkolí

g) Vozidlo musí být snadno ovladatelné z řidičského stanoviště

Mechanický přenos výkonu

Žádaných trakčních vlastností vozidla vybaveného mech. přenosem výkonu se dosahuje tak, že mezi spalovací motor a hnací dvojkolí je vložena spojka a několikastupňová mechanická převodovka, neboť pro tento přenos je typické, že otáčky i výkon motoru klesají s poklesem rychlosti lineárně, nelze proto v celém rozsahu rychlosti požadované vystačit s jediným ozubeným převodem.

Např. T211.0, M131.1 M275.0 atd.

Průběh – znázorněný (červeně i zeleně) již připomíná

trakční hyperbolu

1,2,3 a 4 – grafické

znázornění průběhu

rychlosti při jednotlivých rychlostních

stupních

Základní prvky mechanického přenosu

Spojky – nuceně ovládané výsuvné spojky třecí - a) lamelové (většinou u vozidel na ČD) b) kotoučové

c) kuželové - hydraulické spojky (čerpadlo – turbína)

Mechanická převodová skříň - konstrukční celek, tvořený kombinací ozubených převodů, uložených na jednotlivých hřídelích

Např. MYLIUS – je charakterizována možností předběžné volby převodového stupně, samočinným vyřazení a zařazením převodového stupně vypnutím a zapnutím spojky, ozubená kola ve stálém záběru a synchronizace – např. ( M131.0, T211.0 )

Hydraulický přenos výkonu

Tímto přenosem měníme práci motoru na potenciální (tlak.) energii, nebo na kinetickou energii kapaliny. Tato se pak opět mění v mechanickou práci, která se přenáší na hnací dvojkolí

Využití tlakové energie – přenos hydrostatický Využití kinetické energie – přenos hydrodynamický

Na ČD se pro účely trakce používá většinou přenos hydrodynamický, přenos hydrostatický se u některých lokomotiv používá pro přenos síly na některé pomocné pohony

Hydrostatický přenos

Hydrostatickým přenosem výkonu se mechanická práce spalovacího motoru mění pomocí pístového čerpadla na tlakovou energii oleje. Tato se pomocí hydromotoru znovu mění na práci mechanickou, která pohání dvojkolí vozidla.

Vozidla s tímto přenosem – vhodné především pro posun – maximální záběrový moment na dvojkolích se projevuje prakticky již od volnoběžných otáček motoru (úspory při posunu). Ovládání lok. je velmi jednoduché, neboť jízda vpřed, vzad a brzdění se ovládá jediným řídícím kolem, lok tedy nepotřebuje žádné zařízení k reverzaci.

Z hlediska konstrukčního je však výroba vozidel pro větší výkony (s hydrostatickým přenosem) náročná.

Hydrodynamický přenos

Hydrodynamická spojka – skládá se ze dvou činných částí konstrukčně shodných: ČERPADLA a TURBÍNY mezi nimi není žádná mechanická vazba, výkon a krouticí moment se přenáší pouze kapalinou (hydraulickým olejem Čerpadlo a turbína mají rovinné radiální lopatky, jejichž počet je zpravidla u turbíny větší, aby nedošlo k rázům při shodném protilehlém postavení všech lopatek čerpadla i turbíny.

Platí vztah: moment na hřídeli čerpadla hydraulické spojky se rovná momentu na hřídeli turbíny

účinnost hydrodynamické spojky je dána poměrem otáč. turbíny a čerpadla – rozdíl mezi otáčkami čerpadla a otáč. turbíny je tvz. skluz.

1. Spojka má dobrou účinnost pouze v oblasti malých skluzů, tj. vysokých otáček turbíny, v oblasti nižších otáček a tedy nižší rychlosti vozidla účinnost rychle klesá, při stojícím vozidle je nula, proto je vhodné jí používat až v oblasti vyšších rychlostí vozidla.

2. Plného výkonu motoru lze využít jen při jediné rychlosti vozidla, při nižší rychlosti není spojka schopná využít plného výkonu motoru, snižují se otáčky motoru, tím otáčky čerpadla, výkon motoru klesá a říkáme tedy, že spojka potlačuje otáčky motoru.

3. Výkon turbíny je přímo úměrný rychlosti vozidla, jeho průběh je tady obdobný jako u jednostupňové mechanické převodovky

4. Je-li za spojkou zařazena mechanická převodovka, je možné při rozjezdu z klidu předem zařadit libovolný jízdní stupeň

Spojka tedy svým prokluzem zmírňuje rázy, šetří tak motor a případné další převodovky mezi motorem a hnacím dvoj. Konstrukčně je velmi jednoduchá, levná, nemá žádné zvláštní nároky na obsluhu nebo údržbu.

Hydrodynamický měnič – na rozdíl od spojky se skládá ze tří činných částí: ČERPADLA – TURBÍNY – REAKTORU

Reaktor je pevné kolo s neotáčejícími se lopatkami,je pevně spojen s pláštěm měniče. Lopatky všech částí již nejsou rovinné, ale jsou zakřivené, podobně jako u spojky ani zde není žádná mechanická vazba mezi čerpadlem a turbínou. Čerpadlo je opět spojeno hřídelí se spalovacím motorem, turbína je pak vázána s hnacím dvojkolím.

Kapalina, která vyplňuje lopatkové prostory čerpadla, turbíny a reaktoru se čerpadlem uvede do pohybu. Protože lopatky reaktoru jsou zakřivené, působí na ně proudící kapalina momentem Mr, který se ruší pevným uložením reaktoru. Z rovnováhy momentů reaktoru Mr, turbíny Mt a čerpadla Mč plyne: Mt = Mč + Mr kdy Mr není 0

Je tedy zřejmé, že moment turbíny je jiný než moment čerpadla – tedy:

Měničem se moment mění

reaktor čerpadlo

turbína

Spal. motor

dvojkolí

ložisko

Vlastnosti měniče:

1. Průběh momentu turbíny a tedy i tažné síly vozidla je přímkový.

2. Účinnost měniče je příznivá jen v oblasti optimálních otáček turbíny, část výkonu se mění v teplo, proto je třeba obvzlášť při jízdách nižšími rychlostmi například při těžkých rozjezdech, olej měniče intenz.chladit.

3. Průběh kroutícího momentu turbíny, který je úměrný tažné síle voz., se v oblasti vyšší účinnosti podobá ideální trakční hyperbole

4. V určitém bodě je moment turbíny stejný jako moment čerpadla, v tomto bodě tedy měnič pracuje jako hydrodynamická spojka, proto tento bod označujeme jako spojkový bod.

5. Hnací motor s čerpadlem měniče mohou pracovat s plnými i dílčími otáčkami, aniž by tyto souvisely s otáčkami turbíny a tedy i s rychlostí hnacího vozidla.

6. Změna jediné veličiny (otáček spalovacího motoru) způsobí i změnu ostatních veličin tj. výkonu i momentu. Při pracovním režimu volbou změny jedné veličiny jsou hodnoty zbývajících veličin dané touto volbou.

Hydrodynamické převodovky

Hydrodynamické převodovky

Hydrodynamicképřevodovky

hydrodynamické

hydrm. větvené

hydrm. nevětvené

Hydrodynamické

měničové

kombinované

M, MM, MMM

MS, MMS, MSSNapř. lokomotiva T444.0 má tříměničovou hydrodynamickou převodovku H650 Lr - tedy ( MMM )

Jednotlivá čísla a písmena označení znamenají:H- hydrodynamická převodovka650 – vstupní výkon převodovky v koních (nebo krát 0,736 = v kW)L- lokomotivní provedení (M – provedení pro motorové vozy)R - převodovka má redukci

Kombinovaný přenos hydro-mechanický

Např.

810.0

842.0

Korepfovoznázornění

Dieselelektrický přenos

Vyniká především tím, že poskytuje plynulý průběh tažné síly, umožňuje snadnou reverzaci a jednoduché dělení výkonu na žádaný počet dvojkolí a to i při velkých výkonech. Jeho nevýhodou je větší váha hnacího soustrojí, které je poměrně složité a drahé.

Spalovacímotor

(vznětový)

Elektrickýgenerátor

Trakčnímotory

Hnacídvojkolí

Buzenígenerátoru

Součásti elektrické trakční výzbroje

Trakční el. generátor – s cizím buzením s vlastním buzením derivačním

se sériovým buzením s buzení kompaudním či protikomp. s buzením kombinovaným

Trakční el. motory – pro trakční účely výhradně ss. motor sériový (vysoký kroutící moment při

rozjezdu a nízkých rychlostech, naopak při malém zatížení vysoké ot. samočinně se přispůsobuje podmínk.

Pomocná zařízení – nabíjecí generátor, zdroj budícího proudu pro hl. generátor-budič, kompr. ventilátory, čerpadla apod.

Zpracoval : KOUTENSKÝ Ladislav České dráhy a. s. Depo kolejových vozidel České Budějovice