Как Работят Дизеловите Локомотиви

{h1}

Дизеловите локомотиви са едни от най-готините видове транспорт там. Гигантски машини като тези са просто пълни с технологични лакомства. Разгледайте хибридно-дизеловия локомотив - от двигател до инженерно управление.

Тази комбинация от дизелови двигатели и електрически генератори и двигатели прави локомотива хибридно превозно средство. В тази статия ще започнем с научаването защо локомотивите са изградени по този начин и защо имат стоманени колела. След това ще разгледаме оформлението и ключовите компоненти.

Защо хибрид? Защо Дизел?

Двигателят от 3 200 конски сили, който задвижва основния генератор

Двигателят от 3 200 конски сили, който задвижва основния генератор

Основната причина, поради която дизеловите локомотиви са хибридни, е, че това елиминира нуждата от механична трансмисия, каквато се среща в автомобилите. Нека започнем с разбирането защо автомобилите имат трансмисии.

Колата ви се нуждае от трансмисия поради физиката на бензиновия двигател. Първо, всеки двигател има червена линия - максимална стойност на оборотите (обороти в минута), над която двигателят не може да премине, без да избухне. Второ, ако сте чели как работи Horsepower, тогава знаете, че двигателите имат тесен диапазон на оборотите, където конските сили и въртящият момент са максимални. Например, един двигател може да генерира максималната си мощност между 5200 и 5500 об / мин. Трансмисията позволява съотношението на предавките между двигателя и задвижващите колела да се променя, когато колата ускорява и забавя. Премествате предавки, така че двигателят да може да остане под червената линия и близо до честотната лента на оборотите с най-добрите си показатели (максимална мощност).

Пет-или шестстепенната трансмисия на повечето автомобили им позволява да вървят със скорост 110 мили / ч или по-бързо с диапазон на скоростта на двигателя от 500 до 6000 об / мин. Двигателят на нашия дизелов локомотив има много по-малък обхват на скоростта. Скоростта на празен ход е около 269 об / мин, а максималната му скорост е само 904 об / мин. При такъв диапазон на скоростта локомотивът ще се нуждае от 20 или 30 предавки, за да стигне до 110 мили в час (177 км / ч).

Предавателна кутия като тази би била огромна (би трябвало да се справи с 3200 конски сили), сложна и неефективна. Той също така трябва да осигури мощност на четири комплекта колела, което би допринесло за сложността.

Като отидете с a хибрид настройка, основният дизелов двигател може да работи с постоянна скорост, завъртайки електрически генератор. Генераторът изпраща електрическа енергия на тяговия мотор на всяка ос, който захранва колелата. Тяговите мотори могат да генерират адекватен въртящ момент при всяка скорост, от пълна спирка до 177 км / ч, без да се налага смяна на предавките.

Защо Дизел?

Дизеловите двигатели са повече ефикасен отколкото бензиновите двигатели. Огромен локомотив като този използва средно 1,5 галона дизел на миля (352 L на 100 км), когато тегля около пет леки автомобила. Локомотивите, които теглят стотици напълно заредени товарни автомобили, използват многократно повече гориво от това, така че дори пет или 10-процентно намаление на ефективността бързо би довело до значително увеличение на разходите за гориво.

Стоманени колела

Как работят дизеловите локомотиви: двигател

Някога се чудите защо има влакове стоманени колела, а не гуми като кола? Това е за намаляване търкаляне на търкаляне, Когато колата ви кара по магистралата, нещо като 25 процента от мощността на двигателя се използва за натискане на гумите по пътя. Гумите се огъват и деформират много, докато се търкалят, което изразходва много енергия.

Количеството енергия, използвана от гумите, е пропорционално на теглото, което е върху тях. Тъй като автомобилът е сравнително лек, това количество енергия е приемливо (можете да си купите гуми с ниско съпротивление при търкаляне, ако искате да спестите малко бензин).

Тъй като влакът тежи хиляди пъти повече от автомобила, съпротивлението при търкаляне е огромен фактор за определяне колко сила е необходима, за да изтегли влака. Стоманените колела във влака се движат на мъничка контактна лепенка - контактната зона между всяко колело и коловоза е приблизително с размерите на стотинка.

Чрез използване на стоманени колела на стоманена коловоза количеството на деформация е сведено до минимум, което намалява съпротивлението при търкаляне. Всъщност влакът е за най-ефективния начин за придвижване на тежки товари.

Недостатъкът на използването на стоманени колела е, че те нямат много тяга, В следващия раздел ще обсъдим интересното решение на този проблем.

тяга

Как работят дизеловите локомотиви: двигател

Сцеплението при движение около завои не е проблем, тъй като влаковите колела имат фланци, които ги държат на коловоза. Но сцеплението при спиране и ускоряване е проблем.

Този локомотив може да генерира 64 000 паунда тласък, Но за да може тя ефективно да използва тази тяга, осемте колела на локомотива трябва да могат да прилагат тази тяга към коловоза, без да се подхлъзват. Локомотивът използва чист трик, за да увеличи сцеплението.

Пред всяко колело е дюза, която използва сгъстен въздух за пръскане пясък, който се съхранява в два резервоара на локомотива. Пясъкът драстично увеличава сцеплението на задвижващите колела. Влакът има електронна система за контрол на сцеплението, която автоматично стартира пръскачките за пясък, когато колелата се подхлъзнат или когато инженерът направи аварийно спиране. Системата може също да намали мощността на всеки тягови мотор, чиито колела се подхлъзват.

Сега нека да разгледаме оформлението на локомотива.

Схема: Основен двигател и генератор

Почти всеки сантиметър от 16-метровия локомотив от 54 фута е плътно пълен с оборудване.

Това съдържание не е съвместимо на това устройство.

Поставете мишката върху етикетите на частите, за да видите къде се намира всяка от дизеловия двигател.

Основен двигател и генератор

Гигантският двутактов, турбо V-12 и електрически генератор осигуряват огромното количество енергия, необходима за теглене на тежки товари при високи скорости. Самият двигател тежи над 30 000 паунда (13 608 кг), а генераторът тежи 17 700 паунда (8,029 кг). Ще поговорим повече за двигателя и генератора по-късно.

Разположението: Кабина и камиони

Гледката от кабината на локомотива

Гледката от кабината на локомотива

Това съдържание не е съвместимо на това устройство.

Поставете мишката върху етикетите на частите, за да видите къде се намира всяка от дизеловия двигател.

Такси

Кабината на локомотива се движи по собствената си система за окачване, която помага да се изолира инженерът от неравности. Седалките също имат система за окачване.

Вътре в кабината има две седалки: една за инженера и една за пожарникаря. Инженерът има лесен достъп до всички контроли на локомотива; пожарникарят има само радио и управление на спирачките. Също така вътре в колата, точно в носа на локомотива, е тоалетна.

Камиони

Камионите представляват пълното сглобяване на две оси с колела, теглителни двигатели, предавки, окачване и спирачки. Ще обсъдим тези компоненти по-късно.

Разположението: захранване, гориво и батерии

Как работят дизеловите локомотиви: работят

Това съдържание не е съвместимо на това устройство.

Поставете мишката върху етикетите на частите, за да видите къде се намира всяка от дизеловия двигател.

Захранващ блок

Най- преден захранващ блок се състои от още един голям дизелов двигател, този път четиритактов, двутурбован Caterpillar V-12. Самият двигател е по-мощен от този на почти всеки полуремарке. Задвижва генератор, който осигурява 480-волтова трифазна променлива мощност за останалата част от влака. Този двигател и генератор осигуряват над 560 kW електрическа мощност на останалата част от влака, за да бъдат използвани от електрическите климатици, светлини и кухненски съоръжения. Използвайки напълно отделен двигател и генератор за тези системи, влакът може да поддържа удобството на пътниците, дори ако основният двигател се повреди. Освен това намалява натоварването на основния двигател.

Резервоар за гориво

Този огромен резервоар в долната част на локомотива се държи 2200 галона (8,328 L) дизелово гориво. Резервоарът за гориво е отделен, така че ако някое отделение е повредено или започне да изтича, помпите могат да отстранят горивото от това отделение.

Батерии

Локомотивът работи на номинална 64-волтова електрическа система. Локомотивът разполага с осем 8-волтови батерии, всяка с тегло над 300 паунда (136 кг). Тези батерии осигуряват необходимата мощност за стартиране на двигателя (той има огромен стартов двигател), както и за пускане на електроника в локомотива. След като основният двигател работи, алтернатор захранва електрониката и батериите.

Нека да разгледаме по-подробно някои от основните системи на локомотива.

Двигателят и генераторът

Как работят дизеловите локомотиви: дизеловите

Основният двигател в този локомотив е двигател от серията General Motors EMD 710 от серията. „710“ означава, че всеки цилиндър в този двутактов дизелов V-12 с турбокомпресор има работен обем от 710 кубически инча (11,6 L). Това е повече от двойно по-голям размер на повечето от най-големите бензинови двигатели V-8 - и ние говорим само за един от 12-те цилиндъра в този двигател с мощност 3 200 к.с.

Така че, защо двутактов? Въпреки че този двигател е огромен, ако работеше на четиритактов дизелов цикъл, както правят повечето по-малки дизелови двигатели, той би изкарал само около половината мощност. Това е така, защото при двутактовия цикъл има два пъти повече събития на горене (които произвеждат мощността) на оборот. Оказва се, че дизеловият двуколесен двигател наистина е много по-елегантен и ефективен от двутактовия бензинов двигател. Вижте как работят дизелови двутактови двигатели за повече подробности.

Как работят дизеловите локомотиви: двигател

Може да се замислите, ако този двигател е около 24 пъти по-голям от големия автомобил V-8 и използва двутактов вместо четиритактов цикъл, защо прави само около 10 пъти по-голяма мощност? Причината е, че този двигател е проектиран да произвежда 3 200 к.с. непрекъснато и той издържа десетилетия. Ако непрекъснато пускате двигателя в колата си с пълна мощност, ще имате късмет, ако продължи една седмица.

Ето някои от спецификациите на този двигател:

  • Брой цилиндри: 12
  • Коефициент на компресия: 16:1
  • Разместване на цилиндър: 11.6 L (710 инча3)
  • Цилиндър отвор: 230 мм (9,2 инча)
  • Ход на цилиндъра: 279 мм (11,1 инча)
  • Пълна скорост: 904 об / мин
  • Нормална скорост на празен ход: 269 об / мин

Този гигантски двигател е закачен на също толкова впечатляващо генератор, Той е с диаметър около 6 фута (1,8 м) и тежи около 17 700 фунта (8,029 кг). При максимална мощност този генератор прави достатъчно електричество за захранване на квартал от около 1000 къщи!

И така, къде отива цялата тази сила? Той влиза в четири, масивни електродвигатели, разположени в камионите.

Камионите: задвижване и окачване

Как работят дизеловите локомотиви: локомотива

Камионите са най-тежките неща във влака - всеки тежи 37 000 паунда (16 783 кг). Камионите вършат няколко работи. Те поддържат теглото на локомотива. Те осигуряват задвижването, окачванията и спирането. Както можете да си представите, те са огромни структури.

тяга

Най- тягови мотори осигуряват задвижваща сила на колелата. На всяка ос има по един. Всеки мотор задвижва малка предавка, която се свързва с по-голяма предавка на оста на оста. Това осигурява намаляване на предавката, което позволява на двигателя да управлява влака със скорост до 110 мили / ч.

Как работят дизеловите локомотиви: дизеловите

Два от теглещите мотори са извадени от камион

Всеки мотор тежи 6000 фунта (2722 кг) и може да извлече до 1170 ампера електрически ток.

окачване

Камионите осигуряват и окачването за локомотива. Теглото на локомотива опира до голям, кръгъл лагер, което позволява на камионите да се въртят, за да може влакът да направи завой. Под въртенето е огромен листен пружина, който опира на платформа. Платформата е окачена от четири гигантски метала звена, които се свързват към монтажа на подемно-транспортното средство. Тези връзки позволяват на локомотива да се люлее от страна на страна.

Как работят дизеловите локомотиви: локомотива

Теглото на локомотива зависи от листови извори, който се компресира, когато преминава над удар. Това изолира тялото на локомотива от неравностите. Връзките позволяват на камионите да се придвижват отстрани с колебания в коловоза. Пътеката не е идеално права и при високи скорости малките вариации на пистата биха довели до груба возия, ако камионите не можеха да се завият странично. Системата също поддържа относителното равнище на теглото на всяка релса, намалявайки износването на коловозите и колелата.

Камионите: Спиране

Спирачките са подобни на барабанните спирачки на автомобил.

Спирачките са подобни на барабанни спирачки на кола.

Спирането се осигурява от механизъм, подобен на барабанна спирачка на автомобила. Една бутало с въздушно захранване натиска тампон към външната повърхност на влаковото колело.

Във връзка с механичните спирачки локомотивът има динамично спиране, В този режим всеки от четирите теглителни двигателя действа като генератор, като използва колелата на влака, за да приложи мотора към двигателите и да генерира електрически ток. Въртящият момент, който колелата прилагат за завъртане на моторите, забавя влака надолу (вместо моторите, които въртят колелата, колелата обръщат моторите). Генерираният ток (до 760 ампера) се преобразува в гигантска резистивна мрежа, която превръща този ток в топлина. Охлаждащият вентилатор изсмуква въздух през мрежата и го издухва в горната част на локомотива - ефективно най-мощната сешоар за коса в света.

На задния камион също има а ръчна спирачка - да, дори влаковете се нуждаят от ръчни спирачки. Тъй като спирачките се задвижват с въздух, те могат да функционират само докато компресорът работи. Ако влакът е бил затворен за известно време, няма да има налягане на въздуха, който да задържа спирачките. Без ръчна спирачка и повреда на резервоар за въздушно налягане, дори лек наклон би бил достатъчен, за да може влакът да се търкаля поради огромното си тегло и много ниското триене на търкаляне между колелата и коловоза.

Ръчната спирачка е манивела, която дърпа верига. За затягане на веригата са необходими много завои на манивела. Веригата издърпва буталото навън, за да задейства спирачките.

Шофиране на локомотив

Как работят дизеловите локомотиви: локомотива

Не просто скачате в кабината, завивате ключа и задвижвате в дизелов локомотив. Стартирането на влак е малко по-сложно от пускането на колата.

Инженерът се изкачва на 8-фута (2,4 м) стълба и влиза в коридор зад кабината. Той или тя ангажира a превключвател за нож (като тези в старите филми за Франкенщайн), която свързва батериите към стартерната верига. Тогава инженерът завърта около сто превключвателя на панел на прекъсвача, осигуряващ захранване на всичко - от светлините до горивната помпа.

Как работят дизеловите локомотиви: двигател

След това инженерът тръгва по коридор в машинното отделение. Той се обръща и държи превключвател там, който грундира горивната система, като се увери, че целият въздух е извън системата. След това той завърта превключвателя по обратния начин и стартовият мотор се захваща. Двигателят се завърта и започва да работи.

След това той се качва до кабината, за да следи габаритите и настройва спирачките, след като компресорът натисне спирачната система. След това той може да се насочи към гърба на влака, за да освободи ръчната спирачка.

Накрая той може да се върне обратно до кабината и да поеме контрола от там. След като получи разрешение от проводника на влака да се движи, той ангажира звънец, който звъни непрекъснато и звучи въздушни рога два пъти (обозначава движение напред).

Как работят дизеловите локомотиви: локомотиви

Регулаторът на дроселовата клапа има осем позиции плюс положение на празен ход. Всяко от позициите на дросела се нарича "прорез. "Notch 1 е най-ниската скорост, а notch 8 е най-високата скорост. За да се движи влакът, инженерът освобождава спирачките и поставя газта в notch 1.

В този двигател от серията General Motors EMD 710, поставянето на дросела в отвор 1 захваща набор от контактори (гигантски електрически релета). Тези контактори закачат основния генератор към тяговите двигатели. Всяко отрязване захваща различна комбинация от контактори, произвеждайки различно напрежение. Някои комбинации от контактори поставят определени части от намотката на генератора в серийна конфигурация, което води до по-високо напрежение. Други поставят определени части паралелно, което води до по-ниско напрежение. Тяговите мотори произвеждат повече мощност при по-високи напрежения.

Докато контакторите се захващат, компютризираното управление на двигателя регулира инжектори за гориво да започнете да произвеждате повече мощност на двигателя.

Най- управление на спирачките варира налягането на въздуха в спирачните цилиндри, за да приложи налягането върху спирачните обувки. В същото време той се смесва с динамичното спиране, като използва моторите, за да забави и влака.

Как работят дизеловите локомотиви: локомотиви

Управлението на спирачката и дросела

Инженерът разполага и с множество други контролни и индикаторни лампи.

Как работят дизеловите локомотиви: локомотива

Управления, индикатори и радио

Компютърно отчитане показва данни от сензори в целия локомотив. Той може да предостави на инженера или механиката информация, която може да помогне за диагностициране на проблеми. Например, ако налягането в тръбопроводите за гориво стане твърде високо, това може да означава, че горивният филтър е запушен.

Как работят дизеловите локомотиви: локомотива

Този компютъризиран дисплей може да показва състоянието на системите в целия локомотив.

Сега нека разгледаме вътре във влака.

Каране на влака

Вътре в лек автомобил

Вътре в лек автомобил

Помещенията вътре в пътнически влак са доста плюшени. Този влак е Пиемонт, който се движи всеки ден от Рели до Шарлът, Северна Каролина. Седалките на този влак отклоняват повече от седалките на авиокомпанията и имат повече място за крака. Те също имат крачета за крачета.

Как работят дизеловите локомотиви: двигател

Седалките на тази кола могат да бъдат обърнати един срещу друг, така че четирима души да могат да седят заедно.

Как работят дизеловите локомотиви: локомотиви

Влакът разполага и с кухня, която сервира предимно сандвичи и леки закуски.

Как работят дизеловите локомотиви: работят

За първокласните пътници в този влак има кола за наблюдение, която има слънчева стая горе и бар.

Въпреки че да се качите на влака може да е по-бавно от полета, определено е много по-удобно. Има достатъчно място за разходка и можете да хапнете в кола за хранене или да разгледате гледката от върха на салона. Някои влакове дори имат частни стаи за първокласни пътници - не е лош начин да стигнете от тук до там.

За повече информация относно дизеловите локомотиви и свързаните с тях теми, разгледайте връзките на следващата страница.


Видео Добавка: Магистрален дизелов локомотив серия 04 на БДЖ, 1979 г..





Научни Открития

Изследване


Наука Новини




Популярни Категории


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com