локомотиви

Own work: technika-bg.com All rights reserved.


Локомотивите, в най-широкия смисъл на думата съществуват от векове, превозвайки хора и товари по релси. През цялото това време системите за задвижване им се развиват и усъвършенстват.

Първите релсови превозни средства са използвали дървени релси и са били теглени от животинска сила. С появата на металните релси започва и използването на парата като средство за задвижване на влаковете.

Парни локомотиви

Първите работещи пълноразмерни локомотиви се появяват през 1802 г. (локомотивът на Trevithick ). Да, първият пърен локомотив не е този на Стивинсън. Той е просто първият, който постига търговски успех. Парните локомотиви са използвали първоначално дърва, а след това въглища, при изгарянето на които се е загрявал воден котел. Парата от котела е отвеждана до възвратно-постъпателни цилиндри, които са механично свързани с колелата на локомотива. Механичната връзка се е осъществявала чрез сцепни щанги.

Тази система обаче е доста сложна и тежка за поддръжка. Тя се състои от много и тежки подвижни детайли, което предизвиква голямо натоварване за цялата конструкция на локомотива. За да се осигури достатъчно гориво и вода, към локомотивите са били закачани и специални вагони, наречени тендери, които да превозват въглищата и водата, необходими за задвижване на композицията. Въпреки всички недостатъци, съществуват и парни локомотиви, които са достигали скорост до над 200 км/ч. (Mallard  – 202.7 км-ч).

В наши дни парните локомотиви се използват само за атракционни пътувания и почти никога за работа. Те са отстъпили мястото си на дизелови и електрически локомотиви.

Дизелови локомотиви

Локомотивите с дизелови агрегати, както и парните не се нуждаят от контактна мрежа, за да се движат и това е едно от сновните им предимства. Този тип локомотиви могат да имат най-различни схеми на задвижване.

При чисто механично задвижване към дизеловия агрегат посредством съединител е поставена предавателна кутия. След нея се поставя разпределителна кутия, от която чрез карданни валове движението се предава към колоосни редуктори, а от там и към самите колооси. Тази схема е рядко срещана при големите локомотиви с повече оси. Използва се най-вече при локомотиви или дрезини с по 2 оси. Възможни са и варианти на задвижване с два двигателя, движението от които да влиза в един редуктор, като вече от него движението се отвежда към колоосите. При повече от 4 оси схемата от карданни валове се усложнява много и парктически не е възможно да се реализира ефективно.

Дизел-хидравлично задвижване

Съществуват и концепции, при които въртящия момент на двигателя се предава посредством хидро помпа и хидромотор. Те се наричат хидростатични или хидрообемни. Принципно хидропомпата може да се прикрепи директно към дизеловия двигател, но съществуват и схеми, при които между двигателя и помпата е поставена предавателна кутия. Налягането, генерирано от помпата се отвежда към хидромотора посредством маркучи, като хидромотора отново го преобразува във въртеливо движение. За да се предаде това движение към колоосите съществуват два варианта. Единият е хидромоторът да се свърже с колоосите посредство карданни валове и колоосни редуктори, или движението да се предаде чрез сцепни щанги.

При хидродинамичните системи между двигателят и предавателната кутия е поставен хидротрансформатор или хидросъединител, които да предават въртящия момемт.

Дизел-електрически системи на задвижване

В модерните автомобили подобна схема на задвижване е позната като хибрид. При локомотивите обаче това е доста отдавна използвана схема, която предлага най-доброто от дизеловите и електрическите локомотиви. При нея към двигателят с вътрешно горене е зацепен генератор, който произвежда електричество за бордовата мрежа на локомотива. Генерираното електричество се подава посредством проводници към тяговите електродвигатели на машината. Тази система е удобна с това, че захранващите проводници се прекарват моного по-лесно до двигателите, отколкото карданните валове например. В действителност про повечето локомотиви с подобен тип задвижване машинистът управлява електрическата верига, а автоматизирана система подава или отнема газ на дизеловия двигател, за да генерира необходимата мощност за задвижване на композицията.

Управлението на електрическата верига само по себе си не е тривиално и тук съществуват различни схеми на управление на. Най-елементарната схема е с генератор за прав ток, който да захранва правотоков двигател. Но съществува и схема, при която се използва генератор за променлив ток, който подава напрежението към токоизправител и от него отново се захранва правотоков двигател. Най-сложната система обаче се състои от генератор за променлив ток, токоизправител, инвертор, който да създаде отново променливо напрежение на 3 фази и да захрани трифазен електродвигател. Това единствената схема, по която може да се управлява подобен двигател.

Електрическо задвижване

Електровозите не могат да се движат без контактна мрежа, но за сметка на това са по-икономични и по-екологични от дизеловите локомотиви. Мрежата може да е с прав ток или променлив, като обикновенно мрежите с по-голямо напрежение са с променлив ток. При тях, се монтира и огромен трансформатор, който да редуцира напрежението да нива, подходящи за бордовата мрежа.

Монтирането на тяговите електродвигатели може да се изпълни по нялколко начина. Един от най-разпространените начини е опорно-осевото окачване с твърда опора върху вала. При този вариант електродвигателят е окачен от единия си край на талигата, а от другия си край на колооста. Предаването на движението се осъществява чрез зъбна двойка, като по-малкото колело е прикрепено към електродвигателя, а по-голямото към колооста. При тази схема двигателят може да поставен успоредно или напречно на колооста.

Опорно-осовото окачване с кух вал и еластична опора към колелата не позволява напречното монтиране на електродвигателя, спрямо колооста. При този вариант обаче системата е по-сложна и по-тежка, но се намаляват значително вибрациите и ударите, които се предават от колооста към тяговия двигател.

Опорно-раменното окачване на двигателя е схема, при която вдигателят не се опира на колооста, а изцяло на рамата. При този вариант се налага гъвкава връзка между теговия двигател и колесния редуктор. Това е така, защото двигателят и колооста не се движат заедно при сътресенията и в противен случай натоварването в лагеруването и корпуса на редуктора би било огромно и би водило до чести повреди и прекомерно износване на лагерите. За поемане на тези сътресения освен карданна връзка се използва още и еластичен съединител тип „Перифлекс”, както и употребата на еластично звено в зъбното колело на колооста. За да се резлизира силово предаване чрез мека връзка от редуктора към колооста и тук се исползва кух вал.

За задвижване на колоосите се използват редуктори. Някои от тях са едностепенни, но има и много степенни. Вторият тип реализира значително по-голями предавателни числа от първия. Същесвуват и така наречените групови редуктори, които се използват за задвижване на 2 или 3 колооси от един електродвигател.

Задвижване с линеен двигател

Не всички влакова имат колела. Съществуват и такива, които левитират на специално изградено трасе посредство магнитно поле. Тези влакове са изключително редки, но за сметка на това многат да ускоряват много бързо. При тях тайната се крие в трасето, което осигурява два вида магнитно поле. Първият вид е магнитното поле за левитацията като влакът се повдига над трасето и по никакъв начин не се допира до него. Вторият вид поле се нарича бягащо и задвижва влака в желаната посока, с желаната скорост. При този тип влакове няма съпротивление от контакта с пътя и ускорението им е много по-добро. Трасето им обаче е изключително скожно и скъпо за изграждане и за това не са много популярни по света.

Влакове

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *