TRAKCJA SPALINOWA

UKŁADY NAPĘDOWE

  W spalinowych pojazdach trakcyjnych przenoszenie momentu obrotowego z silnika na osie napędne sprawia pewne trudności konstrukcyjne, dlatego układy napędowe w pojazdach spalinowych są bardziej skomplikowane niż w elektrycznych pojazdach trakcyjnych. Trudności konstrukcyjne wynikają z budowy przekładni, która przenosi moment obrotowy z silnika na osie napędne. W zależności od rodzaju tej przekładni układ napędowy jest mniej lub bardziej rozbudowany.

  Niezależnie od rodzaju układu napędowego, każdy musi spełniać następujące wymagania trakcyjne:

- zmiana stałego momentu obrotowego wytwarzanego przez silnik na zmienny moment obrotowy dostosowany do danej prędkości na kołach napędnych przy tym wykorzystując maksymalnie moc silnika dla danej prędkości. W układach z przekładnią mechaniczną zadanie to spełnia mechaniczna skrzynia biegów, w układach z przekładnią hydrauliczną zadanie to spełnia hydrauliczna skrzynia biegów, a w układach z przekładnią elektryczną zadanie to jest spełniane na drodze elektrycznej poprzez odpowiednią współpracę prądnicy z silnikami trakcyjnymi;

- zmiana prędkości obrotowej wału korbowego silnika spalinowego w stosunku do prędkości obrotowej osi napędnej. Układ napędowy musi umożliwiać zmianę tej prędkości w dość szerokim zakresie. W układach z przekładnią mechaniczną i hydrauliczną zadanie to spełniają skrzynia biegów, przekładnia główna oraz dodatkowe elementy układów napędowych. W przekładni elektrycznej zmiana ta dokonuje się dzięki układom regulacji prądu wzbudzenia prądnicy;

- zmiana kierunku obrotu osi, aby pojazd mógł poruszać się do przodu i do tyłu. W układach z przekładnią mechaniczną i hydrauliczną dokonywane jest to za pomocą mechanizmu nawrotnego, a w układach napędowych z przekładnią elektryczną za pomocą zmiany kierunku przepływu prądu w uzwojeniu silnika;

- umożliwienie odłączenia wału korbowego silnika spalinowego od reszty układu podczas rozruchu, lub podczas postoju pojazdu. W tym celu w układach napędowych z przekładnią mechaniczną i hydrauliczną stosowane są sprzęgła główne. W układzie z przekładnią elektryczną dokonuje się tego na drodze elektrycznej.

  Oprócz głównych zespołów w układach napędowych spełniających podstawowe zadania znajdują się także urządzenia pomocnicze, które ułatwiają eksploatację pojazdu trakcyjnego. Niektóre z głównych zespołów układu są ze sobą połączone w jedno urządzenie spełniające dwa różne zadania.

  Układy napędowe w pojazdach trakcyjnych mogą być wykonane w postaci następujących przekładni i elementów pomocniczych:

PRZEKŁADNIA MECHANICZNA PRZEKŁADNIA HYDRAULICZNA PRZEKŁADNIA ELEKTRYCZNA PRĄDU STAŁEGO PRZEKŁADNIA ELEKTRYCZNA PRĄDU PRZEMIENEGO INNE ZESPOŁY UKŁADÓW NAPĘDOWYCH

  Układy z przekładnią mechaniczną, hydrauliczną oraz hydromechaniczną zależnie od sposobu połączenia skrzyni biegów z dalszą częścią układu mogą mieć następujące napędy:
a) napęd za pośrednictwem kół zębatych - polega na tym, że moment napędowy przenoszony jest poprzez koła zębate znajdujące się na wale napędowym i osi zestawu napędnego. Taki sposób przenoszenia momentu jest stosowany w pojazdach elektrycznych, jednak w pojazdach spalinowych sprawia kłopoty eksploatacyjne i stosowany jest tylko w lokomotywach małych mocy;
b) napęd łańcuchowy - polega na tym, że mechanizm nawrotny umieszczony jest we wspólnym kadłubie ze skrzynią biegów i na wale mechanizmu nawrotnego znajduje się małe koło, na które nałożony jest łańcuch. Za pośrednictwem łańcucha napęd przenosi się na duże koło zębate umieszczone na osi napędnej. Sposób ten jest prosty, ale ma poważne wady jak wydłużanie się łańcucha, trudna konserwacja dlatego jest stosowany w lokomotywach małych mocy;
c) napęd wiązarowy - wygląda w ten sposób, że napęd przenoszony jest na ślepy wał, który ułożyskowany jest w ostoi lokomotywy i na końcach posiada korby, w których ułożyskowane są wiązary, które dalej przenoszą moment na osie napędne. Sposób ten znajduje zastosowanie w lokomotywach manewrowych małych mocy;
d) napęd przegubowy - polega na tym, że poszczególne części mechanizmu napędowego łączą wały przegubowe. Sposób ten jest najbardziej rozpowszechniony w spalinowych pojazdach trakcyjnych z przekładnią hydrauliczną i mechaniczną.

  Gdyby spojrzeć na moce lokomotyw i ich rodzaj przekładni to jednoznacznie można zauważyć, że lokomotywy dużych mocy posiadają przekładnię elektryczną, ze względu na prostotę budowy, tanią i wygodną eksploatację oraz dużą sprawność.

  Bardzo ważnymi parametrami eksploatacyjnymi w układach napędowych są sprawność oraz siła pociągowa. Dąży się do tego aby sprawność układu napędowego, czyli stosunek mocy na kołach napędnych pojazdu do mocy oddanej przez silnik był jak największy:


  Poza tym niezmiernie istotne znaczenie ma siła pociągowa. Jest ona ściśle związana z prędkością pojazdu. Z poniższego wzoru na moc na obwodzie kół napędnych wynika, że zależy ona od siły pociągowej na obwodzie kół oraz od prędkości. Należy pamiętać, że im większe przyspieszenie ma pojazd tym mniejszą siłą pociągową, która szczególnie duże znaczenie ma podczas rozruchu. Wobec tego dąży się do tego, żeby lokomotywa przeznaczona do pracy towarowej miała dużą siłę pociągową a mniejsze przyspieszenie, gdyż ma ono mniejsze znaczenie. Z kolei w lokomotywach pasażerskich jest na odwrót.


Poniżej znajdują się odnośniki do poszczególnych zagadnień związanych z trakcją spalinową:

OGÓLNE INFORMACJE | SILNIKI SPALINOWE