Hydraulisk transmission.

Transmissionsmetoder.

Har man en dieselmotor og skal have overført dens kræfter til hjulene på et lokomotiv, kan man vælge forskellige måder.

• Den mekaniske med gearkasse og kobling, som det kendes fra en bil.
• En automatisk gearkasse også kendt fra bilernes verden (her er der faktisk også ofte en komponent fra den hydrauliske transmission indbygget).
• Elektrisk, hvor motoren trækker en generator der laver strøm, der gennem et kredsløb forsyner elektriske motorer ved banehjulene.
• Hydrostatisk, hvor motoren trækker en hydraulikpumpe der, gennem slanger, sender olien til en hydraulikmotor ved hjulene (kun egnet til små lokomotiver).
• Hydrodynamisk, eller på godt dansk hydraulisk transmission, hvor motoren trækker en række turbiner, der kan overføre kraften til hjulene gennem tandhjul og kardanaksler.

Komponenter.

En hydraulisk transmission består af 3 forskellige komponenter. En momentomformer, en oliekobling og en retarder alt sammen forbundet via tandhjul.

Vi vil tage udgangspunkt i Voith’s “Turbogetriebe T 212 bre” , se billede længere nede, for at forklare nærmere.

Momentomformeren består af 3 dele: Et pumpehjul (mærket P), et trubinehjul (mærket T) og en stator (mærket R). Pumpehjulet drives af motoren, pumper hydrauliolien ud gennem turbinehjulet og tilbage gennem statoren. Statoren er en fast del af pumpehuset og drejer dermed ikke rundt. Der er derimod udformet til at optimere olieflower til maksimal momentoverførsel. En momentomformer har ved lavt omdrejningstal på udgangsakslen den egenskab at den kan flerdoble trækkraften (momentet) fra indgangsakslen. Derfor bruges momentomformeren til det gear, hvor toget sættes i fart. Jo højere omdrejninger der er på udgangsakslen jo lavere bliver momentet på akslen, når ind og udgangsaksel har samme omdrejningstal er trækkraften helt forsvundet.
En momentomformer er oftest at finde i en automatgearkasse til en bil.

Oliekoblingen består kun af 2 dele, nemlig et pumpehjul (mærket P) og et turbinehjul (mærket T). Virkemåden er at pumpehjulet sætter fart i olien der driver turbinehjulet. Oliekoblingens force er at ind og udgangsmoment altid er det samme, dog faldende med udgangsakslens omdrejninger. Typisk bruges den som en kobling til at vælge et gear, dens styrke er at den ikke slides, olien skal blot skiftes en gang i mellem. Virkningsgraden i en oliekobling er højere end i en momentomformer, derfor bruges den til højere hastigheder.

Retarderen svarer næsten til en oliekobling, blot sidder turbinen fast i motorblokken. Pumephjulet pumper olien over mod de fastsiddende skovle der dermed yder modstand og energien afsættes som varme i olien. Olien skiftes derfor hele tiden ud og afkøles ved at ledes gennem en varmeveksler der er forbundet til motorens kølevand. Retarderen bruges til at bremse toget uden at slide på noget mekanik (skivebremser eller lignende), er meget anvendeligt ved bjergkørsel og høje hastigheder.

1. Indgangsaksel, forbundet direkte til dieselmotoeren.
2. Primært drivtandhjul.
3. Tandhjul forbundet direkte til turbiner
4. Momentomformer (1. gear).
5. Oliekobling  (2. gear).
6. Oliekobling  (3. gear).
7. Retarder.
8. Retningstandhjul
9. Drivtandhjul til udgangsaksel.
10. Udgangsaksel (bag de to tandhjul 9, er i indgreb med dem begge).
11. Retningscylindre.
12. Hydraulik og smørepumpe.

• Rød = Primærdele trukket direkte af motor.
• Blå = Sekundærdele, der er i fast forbindelse med drivakslerne
• Gul = Hydraulikolie
• Grøn = Styring af omdrejningsretning.

Voith Turbogetriebe T 212 bre

Ovenstående billede kan ved første øjekast virke noget uoverskueligt, derfor denne forklaring og nedenstående billede.

Motoren trækker direkte alle primærdele (rød farve) det vil sige de 3 pumpehjul. Tandhjul 2 sidder direkte på hovedakslen og har fat i de 2 tandhjul mærket “3”.
Hvilket af de 3 turbinehjul der skal drives bestemmes ved at fylde pumpehusene med hydrulikolie (gul). På ovenstående billede er momentomformeren aktiv.
Momentomformeren har direkte forbindelse til tandhjul 8.1. Det nederste stempel i retningcylindrene er aktiveret (hydraulisk v.h.a. stemplet til højre) og tandkrandsen på stemplet har fat i tandhjul 8.1 og tandhjul 9.1. 9.1 har direkte fat i 10, som er udgangsakslen. Det vil sige at drevet er i “første gear den ene vej”. Skal man have modsat rotationsretning på udgangstandhjulet skifter man over til den anden retningscylinder og trækket bliver derved overført fra 8.1 til 8.2 (de er altid fast sammenkoblet) og videre gennem 9.2 til 10.

På grund af den mekaniske indkobling af retningscylindrene skal lokomotivet være i stilstand, inden man skifter retning. Da denne transmission er udviklet til dieselmotorvogne op til 400 kW effekt, er det ej heller noget problem, da de sjældent har brug for at skifte retning i fart.

En af fordelene ved en hydraulisk transmission er at hydraulikolien virker svingningsdæmpende, så hurtige momentreaktioner dæmpes, i stedet for at forplante sig i hele systemet og derved laste motoren unødvendigt.

En anden fordel er vægten. Et hydraulisk system vejer mindre end tilsvarende dieselelektrisk, med generator, styring og banemotorer.