176177. lajstromszámú szabadalom • Fékvezérléssel kombinálható elektro-hidraulikus hajtóberendezés, főleg vasúti járművek részére
3 176177 4 toroknak nemcsak a kisebb méret, egyszerűbb felépítés és különösen a kopásnak kitett kommutátorok elmaradása az előnyük, hanem a jelentősen megjavított vonóerő-viszony is. Azaz a motorok »főleg az alsó sebesség-tartományban fejtenek ki nagy tartós vonóerőt, míg a felső sebesség-tartományban állandó teljesítmény mellett növekvő sebességnél csökkenő vonóerőt. Az ilyen villanymotorok hő-túlterhelése gyakori indításnál sem lehetséges. Ezáltal képes a háromfázisú váltakozóáramú vontató jármű mind személyvonatokat nagy sebességgel, mind nehéz tehervonatokat nagy terheléssel, kis sebességgel vontatni. A háromfázisú váltakozóáramú technikának így hasonló előnyei vannak, mint az elektrohidraulikus hajtóberendezésnek. A hidrodinamikus nyomatékváltás helyett itt elektromos nyomatékváltást alkalmaznak. Mindenesetre a teljesítmény-elektronika szükséges területe jelenleg még nincs annyira kifejlesztve, hogy már most az összes elektromos vasúti vontató járműveket általában háromfázisú váltakozóáramú motorokkal lehessen felszerelni. A teljesítmény-elektronikai berendezéseknek máig is hátrányuk a nagy súly és a nagy helyszükséglet, ezért a háromfázisú váltakozóáramú mozdonyok összsúlya még nem kisebb lényegesen, mint a szokásos villanymozdonyé. Továbbá a teljesítmény-elektronikai berendezések beszerzési ára jelenleg még tetemes. A nevezett nyomtatványokból (pl. „Die Bundesbahn” 1975. 692. oldal) végül is az tűnik ki, hogy a háronfázisú váltakozóáramú technika elektromos vasúti vontatásnál történő alkalmazásának végleges üzemi próbája még csak most lesz, még hosszú időt vesz igénybe. Csak a próbák után fog megmutatkozni, hogy a háromfázisú váltakozóáramú technika beválik-e a gyakorlatban. A szakmai körök már említett ellenvetései az elektrohidraulikus hajtóberendezésekkel kapcsolatban nyilvánvalóan azon a tényen alapszanak, hogy itt kettős energiaátalakítás történik, nevezetesen mechanikai energia átalakítása áramlási energiává és ismét vissza mechanikai energiává. Ez gyakorlatilag azt jelenti, hogy különösen hidrodinamikus nyomatékváltóval történő üzemeltetésnél, annak természetszerűen kedvezőtlen hatásfoka (egy tisztán mechanikus erőátvitelhez viszonyítva) következtében bizonyos teljesítményveszteséget kell számításba venni. Azonkívül kétségesnek tartják, hogy különösen nagysebességű járműveknél a hidrodinamikus fékezést biztosító berendezés, mint egyetlen dinamikus fék elegendő-e. Bizonyára attól tartanak a szakemberek, hogy egyetlen dinamikus fékkel nem lehet elegendő fékezési biztonságot nyújtani. A találmány feladata az ismert elektrohidraulikus hajtóberendezést tökéletesíteni úgy, hogy a berendezésben természetszerűen fellépő teljesítményveszteségek a vontató jármű gyakorlati üzemében a lehető legkisebbek legyenek. A találmány egy további lényeges feladata még a vontatójárművet úgy kialakítani, hogy a csúcssebességű (pl. 300 km/óra) vontatásra is alkalmas legyen. Ezt a feladatot a találmány egy olyan elektronikus kapcsolóberendezés beépítésével oldja meg, amely biztosítja azt, hogy közepes menetsebesség-tartományban a nyomaték váltófokozatból tengelykapcsoló fokozatba kapcsol át annak függvényében, hogy a tengelykapcsoló fokozatban mindig elérhető vonóerő és a mindenkori menetellenállás közötti viszony egy meghatározott érték felett (mely legalább 1) van-e. A kapcsolóberendezés önműködően számítja ki a mindenkori (pillanatnyi) menetellenállást az F = Zw -m ■ b képlet szerint, ahol Zw a pillanatnyi vonóerőt a váltófokozatban, m az összes járműtömeget és b a pillanatnyi gyorsulást jelenti. A fenti megoldással a vonóüzemben, amikor ez csak lehetséges, a tengelykapcsoló fokozat van bekapcsolt állapotban és így a viszonylag kedvezőtlen hatásfokú hidrodinamikus nyomatékváltó lényegében csak indításkor üzemel. A nyomatékváltó-tengelykapcsoló hajtóműveknél növekvő sebességgek esetén eddig csak akkor kapcsoltak át nyomatékváltó fokozatból tengelykapcsoló fokozatba, amikor a nyomatékváltó hatásfok görbéjének maximumát túlhaladták. Ezzel ellentétben a találmány szerinti kivitelnél olyan lehetőség is van, hogy a nyomatékváltó hatásfok-görbéjének maximuma előtt a berendezés a tengelykapcsoló fokozatba kapcsol át. Nem alkalmazzuk tehát azt az eddig szokásos módszert, hogy a nyomatékváltó primér és szekundér fordulatszámának meghatározott viszonyánál, vagy egyszerűen egy meghatározott menetsebesség (szekunder fordulat) elérésénél tengelykapcsoló fokozatba átkapcsolunk. A találmány megoldási elve azon alapszik, hogy indítás után, amely mindig nyomatékváltó fokozatban történik, a hidrodinamikus hajtómű kapcsolóberendezése folyamatosan összehasonlítja a mindenkori menetellenállást azzal a vonóerővel, mely pillanatnyilag a tengelykapcsoló fokozatban elérhető lenne. Az összehasonlítás eredménye határozza meg azt, hogy a nyomatékváltó fokozat bekapcsolva marad, vagy átkapcsolás történik a tengelykapcsoló fokozatba. A menetellenállásnak a vonóerővel történő összehasonlítása nehézség nélkül, elektronikus eszközökkel megoldható. Előnyösen a két változó hányadosának képzésére szolgáló áramköri elrendezést alakítunk ki úgy, hogy a tengelykapcsoló fokozatba történő átkapcsolás a tengelykapcsoló fokozatban elérhető vonóerő és a pillanatnyi menetellenállás meghatározott viszonyának függvényében megtörténjék. Itt mindig az adott követelményeknek megfelelően állapítható meg, hogy az átkapcsolás megtörténjék-e, ha a nevezett viszony értéke például 1 vagy 1,5, esetleg valamilyen más, 1 feletti érték. Minél nagyobb 1-nél ez a viszony, annál nagyobb a tengelykapcsoló-fokozatba való átkapcsolás után még rendelkezésre álló gyorsítóerő. Ennek az átkapcsolásnak a részleteit és feltételét a rajzokkal kapcsolatosan pontosan megmagyarázzuk. A találmány szerinti vasúti hajtóberendezés ilyen kialakítása azt eredményezi, hogy a nyomatékváltó fokozatban történő üzemeltetés lényegesen csökken a tengelykapcsoló fokozatban történő üzemeltetéshez képest és ezzel a nyomatékváltó fokozatban számításba veendő teljesítményveszteségnek gyakorlatilag nincs többé szerepe. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
