Vítejte na Atlasu lokomotiv,
nejrozsáhlejším přehledu lokomotiv na českém internetu! Přehled elektrických lokomotiv.
Aktuálně obsahuje 38 řad hnacích vozidel. Přehled elektrických jednotek.
Aktuálně obsahuje 7 řad hnacích vozidel. Přehled motorových lokomotiv.
Aktuálně obsahuje 37 řad hnacích vozidel. Přehled motorových vozů a jednotek.
Aktuálně obsahuje 17 řad hnacích vozidel. AtlasLokomotiv.net nově na Facebooku!
Navštivte naši stránku a staňte se fanouškem.

Účel přenosu výkonu
O přenosu výkonu se hovoří zejména v motorové trakci. Přenos výkonu, lépe řečeno přenos výkonu od spalovacího motoru na hnací dvojkolí, zajišťuje přiblížení se ideální trakční charakteristice. Ta má hyperbolický průběh, zatímco momentová charakteristika spalovacího motoru má zcela odlišný průběh. Z toho plyne, že pohon dvojkolí přímo spalovacím motorem by byl nevhodný. To se řeší vložením "mezičlánku" mezi výstupní hřídel spalovacího motoru a nápravovou převodovku na dvojkolí. Tento "mezičlánek" se označuje právě termínem přenos výkonu. Přenos výkonu může být několika typů.

Mechanický přenos výkonu
U lokomotivy s mechanickým přenosem výkonu je výkon od spalovacího motoru přenášen do mechanické převodovky s ručním nebo automatickým řazením. Z mechanické převodovky je výkon převáděn na dvojkolí. Mechanický přenos výkonu se používá pro malé výkony. Vyznačuje se jednoduchostí, ale ztráty vznikající při přenosu jsou značné. Mechanickým přenosem výkonu jsou vybaveny posunovací lokomotivy řad 700 až 702 a motorový vůz řady 801.

Hydraulický přenos výkonu
Hydraulický přenos výkonu je založen na tlaku, resp. kinetické energii kapaliny, která tak přenáší výkon. Hydraulický přenos výkonu se děli na hydrostatický a hydrodynamický.

1. Hydrostatický přenos
   Hydrostatický přenos výkonu pracuje na bázi statického tlaku kapaliny v soustavě hydromotor-hydročerpadlo. Hydromotor stlačuje kapalinu, která svým tlakem roztáčí hydročerpadlo, které již zajišťuje samotný pohon. U vozidel ČD ani ZSSK se hydrostatický přenos výkonu na dvojkolí nepoužívá, často se však používal např. pro pohon ventilátorů chladicí soustavy lokomotivních spalovacích motorů. Nevýhodou hydrostatického přenosu výkonu je vysoká náchylnost k poruchám, plynoucím z častými netěsnostmi.
   
   
2. Hydrodynamický přenos
   Hydrodynamický přenos výkonu je tvořen hydrodynamickou převodovkou, která je sestavena z několika měničů. Měnič je sestaven z hydročerpadla, volnoběžného reaktoru a lopatkové turbíny. Lopatkové kolo hydročerpadla vrhá kapalinu na turbínu, která tedy využívá kinetické energie vrhané kapaliny. Volnoběžný reaktor je zařazen mezi čerpadlo a turbínu a zajišťuje vyšší účinnost zařízení, a to díky usměrnění kapaliny na turbínu. Přepínání měničů provádí zpravidla olejová šoupátka. Měniče vpodstatě odpovídají převodovým stupňům mechanické převodovky. Hydrodynamický přenos výkonu se používal cca do 70. let pro vozidla střední výkonové kategorie. Oproti mechanickému přenosu výkonu má hydrodynamický přenos menší ztráty a je vhodnější i pro vyšší výkony. Hydrodynamický přenos výkonu byl použit např. na lokomotivách řady 725, 726 nebo na motorových vozech řad 850 až 854.

Hydraulický přenos výkonu
Hydraulický přenos výkonu je založen na tlaku, resp. kinetické energii kapaliny, která tak přenáší výkon. Hydraulický přenos výkonu se děli na hydrostatický a hydrodynamický.

1. Elektrický přenos výkonu
   Elektrický přenos výkonu se používá dodnes; jedná se o nejrozšířenější přenos výkonu s řadou výhod. Elektrický přenos výkonu je založen na pohonu generátoru elektrického proudu spalovacím motorem. Proud vyrobený generátorem je poté použit pro napájení elektromotorů, pohánějících dvojkolí. Elektrický přenos výkonu je vhodný i pro nejvyšší výkony. Vyznačuje se vysokou účinností. Nevýhodou je nutnost regulace přenosu, která je poměrně složitá. Regulace je buďto omezovací, otáčková, sdruženým regulátorem nebo elektronickým (centrálním) regulátorem. Elektrický přenos výkonu se dělí na několik typů:
   
   
2. Elektrický stejnosměrný přenos výkonu
   Hydrodynamický přenos výkonu je tvořen hydrodynamickou převodovkou, která je sestavena z několika měničů. Měnič je sestaven z hydročerpadla, volnoběžného reaktoru a lopatkové turbíny. Lopatkové kolo hydročerpadla vrhá kapalinu na turbínu, která tedy využívá kinetické energie vrhané kapaliny. Volnoběžný reaktor je zařazen mezi čerpadlo a turbínu a zajišťuje vyšší účinnost zařízení, a to díky usměrnění kapaliny na turbínu. Přepínání měničů provádí zpravidla olejová šoupátka. Měniče vpodstatě odpovídají převodovým stupňům mechanické převodovky. Hydrodynamický přenos výkonu se používal cca do 70. let pro vozidla střední výkonové kategorie. Oproti mechanickému přenosu výkonu má hydrodynamický přenos menší ztráty a je vhodnější i pro vyšší výkony. Hydrodynamický přenos výkonu byl použit např. na lokomotivách řady 725, 726 nebo na motorových vozech řad 850 až 854.

Spalovací motory lokomotiv či motorových vozů jsou principiálně shodné s motory automobilovými (či spíše s motory nákladních automobilů). Některé lokomotivy a motorové vozy (ty zejména) jsou osazeny přímo automobilovým motorem - např. to jsou stroje řady 714, 842, 843. Zajímavostí je použití motoru z traktoru v lokotraktorech řady 799 nebo lodní motor pro remorkéry, který našel uplatnění v motorových vozech řady 831. Dnes se používají výhradně naftové (vznětové) motory, doba benzínových (zážehových) agregátů odezněla ještě v první polovině 20. století. Oproti benzinovým motorům mají naftové motory vyšší účinnost, která se pohybuje od 30 do 42%, zatímco benzinové motory dosahují účinnosti pouze 20 až 33%. Podle Carnotova cyklu je maximální možná účinnost vznětového motoru 73%, benzinový motor má 65%. I nižší spotřeba (navíc levnějšího) paliva mluví ve prospěch naftových agregátů. I negativa vznětových motorů (vyšší hmotnost vyplývající z konstrukční složitosti, nutné žhavení, klepavý zvuk) jsou ve drážním použití snáze akceptovatelná nežli v automobilovém. Proto se dá říct, že dieselový motor je pro použití v kolejových vozidlech ideální. V padesátých letech se ale na obzoru objevilo nové, slibně vypadající řešení pohonu lokomotivy tepelným motorem - jednalo se o turbínovou trakci. ŠKODA Plzeň nechtěla zůstat pozadu za rychle se rozmáhající výrobou prototypů turbínových lokomotiv ve světě, a tak v roce 1958 vyrobila první turbínovou lokomotivu TL 659.0. Jednalo se o mohutnou šestinápravovou lokomotivu, osazenou plynovou turbínou, poháněnou spalinami vznikajícími hořením mazutu. Tato lokomotiva se stala nejvýkonnější lokomotivou s mechanickým přenosem výkonu na světě. Spotřeba topného oleje byla ale obrovská, a tak musela lokomotiva vozit speciální cisternový vůz naplněný palivem. Navíc byla lokomotiva neúměrně hlučná. Proto se od vývoje turbínové trakce v ČSSR i ve světě upustilo.

Nejpoužívanějšími motory v lokomotivách ČD jsou šestiválcové a dvanáctiválcové agregáty ČKD. Ve značení těchto motorů je systém:

K 6 S 310 DR
K = přeplňovaný motor
6 = šest válců
S = stojatý motor s válci v řadě
310 = vrtání 310 mm

12 V 170 DR
12 = dvanáct válců
V = válce do V
170 = vrtání 170 mm

Druhými nejčastěji používanými agregáty jsou motory LIAZ (714, 843). Méně často se vyskytují motory Tatra (700-703), Pielstick (735, 860) či Caterpillar (736, 854). Význam agregátů posledně jmenované značky však v poslední době značně stoupá - tyto moderní motory s charakteristickým žlutým nátěrem budou srdcem rekonstruovaných lokomotiv řady 755 ČD a zapomínat by se nemělo ani na jejich aplikaci do motorových lokomotiv externích dopravců (OKD, Unipetrol, MUS ...).


Agregát ČKD K 12 V 230 DR na stroji řady 754

Dělení spalovacích motorů používaných na lokomotivách ČD a ZSSK

Podle uspořádání motoru
Stojaté neboli vertikální motory se používají na lokomotivách a na motorových vozech se strojovnou (85x), zatímco ležaté (horizontální) motory jsou vhodné pro podpodlažní zástavbu, tj. pro použití v menších motorových vozech (810, 820).

Podle počtu pracovních dob
Čtyřdobé motory se oproti dvoudobým motorům vyznačují vyrovnanějším chodem a vývojově stojí výše než dvoudobé motory. Čtyřdobé motory mají všechny dnes používané lokomotivy ČD. Dvoudobé motory byly známé ze "Sergejů" - lokomotiv řady 781 z Vorošilovgradské lokomotivky. Jejich motor 14 D 40 však zůstal v lokomotivním parku ČSD (ČD, ZSSK) ojedinělý.

Podle počtu válců
Šestiválce se konstruují jako motory se šesti válci v řadě. Jde např. o agregáty K 6 S 310 DR nebo LIAZ M 1.2 C. Dvanáctiválce jsou stavěny jako vidlicové motory - tj. motory s válci uspořádanými do tvaru písmene "V" (v příčném řezu). Zástupcem této skupiny motorů je např. agregát K 12 V 230 DR (lokomotiva 753).

Podle způsobu vstřiku paliva
Všechny dnes provozované lokomotivy mají motory s přímým vstřikem paliva. To znamená, že palivo je ze vstřikovací trysky vstřikováno přímo do válce. Motory s nepřímým vstřikem paliva byly na dnes již neprovozovaných lokomotivách řady 735 a na motorových vozech řady 860. Jednalo se o agregáty Pielstick.

Podle chladicího média
Vodou chlazených lokomotivních motorů je naprostá většina kromě motorů TATRA, které jsou vzduchem chlazené. Chlazení vodou je účinnější než chlazení vzduchem, na druhou stranu u vodou chlazených motorů může zejména v zimním období docházet k problémům.

Podle způsobu plnění válce vzduchem
Přeplňované motory mají válce plněny vzduchem o vyšším tlaku, než je tlak atmosférický, což zajišťuje turbodmychadlo. Přeplňované motory jsou všechny motory ČKD s prvním písmenem "K" a dále motory CAT. Nepřeplňované motory bez turbodmychadla jsou levnější a méně výkonné. Je to např. motor LIAZ ML 634 z motorového vozu řady 810.

Podle otáček
Pomaluběžné motory pracují s otáčkami nižšími než zhruba 1 000 ot.min^-1. Pomaluběžným motorem je např. typ (K) 6 S 230 DR z lokomotiv 720, 751, vyznačující se mj. charakteristickým bublavým zvukem. Rychloběžné motory mají maximální otáčky položeny podstatně výše. Mezi rychloběžné motory se řadí např. agregáty (K) 12 V 170 DR, nově také motory Caterpillar a všechny automobilové motory použité na lokomotivách (tj. motory LIAZ).

Podélný řez spalovacím motorem K 12 V 230 DR

Konstrukce motorů drážních vozidel

1. Válce
   Srdcem motoru jsou válce - tedy komory kruhového průřezu, ve kterých probíhá cyklický děj a pohybují se písty. Stěny válců jsou většinou ocelové a musí být velmi odolné vůči vysokým tlakům a teplotám, vznikajícím uvnitř válce. Plášť válce je zpravidla dutý a je vyplněn chladicí kapalinou. Vnitřní průměr válce se nazývá vrtání, délka trajektorie pístu se nazývá zdvih. Od zdvihu je odvozeno i sousloví zdvihový objem, vyjadřující pouze činný objem válce πr²v, kde v je zdvih a r je polovina vrtání válce neboli poloměr válce. Právě v těchto dvou veličinách se lokomotivní motory nejvíce odlišují od automobilových motorů. Poměr pracovního objemu válce k objemu nejmenšího spalovacího prostoru válce (v horní úvrati pístu) se nazývá kompresní poměr. K horní části válce je přišroubována tzv. hlava válce, ve které jsou ventily a vstřikovací tryska.
   
   
2. Turbodmychadlo
   Většina motorů v lokomotivách je přeplňovaná, tj. že válce jsou plněny pod vyšším tlakem než pod atmosférickým. Zařízení, které má přeplňování na starosti se nazývá turbodmychadlo (turbo). Při běhu se projevuje charakteristickým pískáním. Turbo-dmychadlo přemisťuje plyny odstředivou silou, vzniklou otáčením lopatek v uzavřené skříni, vzhledově tedy připomíná jakýsi ventilátor. Podle konstrukce se turbodmychadla dělí na axiální, radiální a diagonální. Turbodmychadlo se většinou skládá z hřídele uloženého ve valivých ložiskách a na něm připevněné turbíny a dmychadla. Pohon zajišťují výfukové plyny, chlazení turbodmychadla je vodní. Podobně jako kompresory může být i turbodmychadlo jednostupňové či vícestupňové.
   
   
3. Doprava a vstřik paliva
   Z palivové nádrže je palivo čerpáno dopravním čerpadlem, poháněným od klikového hřídele. Nasáté palivo protéká přes palivové filtry, kde se zbavuje nečistot, aby mohlo být poté předáno vstřikovacím čerpadlům, která zajišťují dávkování a tlak paliva, vstřikovaného vstřikovací tryskou do spalovacího prostoru válce. Ovládáním vstřikovacích čerpadel lze tedy regulovat počet otáček klikového hřídele a tím i výkon motoru.
   
   
4. Rozvod a ventily
   Základem rozvodového zařízení je vačkový hřídel, poháněný řetězem nebo řemenem od klikového hřídele. Většina motorů má pouze jeden tento hřídel. Na vačkovém hřídeli jsou výstupky - vačky, ovládající sací a výfukové ventily a vstřikovací čerpadla. Vačky přes soustavu kladek, tyčí a vahadel otevírají jednotlivé ventily. Zavírání ventilu zajišťuje pružina, obtáčející ventil. Válce většiny lokomotivních motorů mají čtyři ventily - dva sací a dva výfukové. Ventil slouží k uzavírání a otevírání válce a tím pádem umožňuje plnění válce vzduchem (sací ventil) nebo odchod spalin (výfukový ventil). Uspořádání ventilů a vačkového hřídele popisuje tzv. ventilový rozvod - ten je většinou typu OHV (OverHead Valve - visuté ventily); dalšími typy jsou rozvody OHC (OverHead Camshaft - ventily jsou poháněny hřídelem umístěným v hlavě válců), DOHC (Double OverHead Camshaft) či SOHC (Single OverHead Camshaft). V první době (sání) jsou otevřeny pouze sací ventily, ve druhé a třetí době (komprese a expanze) jsou všechny ventily uzavřeny (aby nedošlo k vyrovnání tlaků uvnitř a vně válce, čímž by plyn nemohl vydat veškerou energii na stlačení pístu). Ve čtvrté době se otevírají výfukové ventily a zplodiny vzniklé spálením směsi nafty a vzduchu odcházejí do výfukového potrubí.
   
   
5. Písty
   Píst je těleso kruhového průřezu, pohybující se ve válci přímočarým vratným pohybem. Ve spalovacích motorech se používají výhradně duté písty, jinak rozlišujeme i deskové a diferenciální písty nebo norce. Protože se píst nemůže pohybovat přímo po tělese válce, je píst obtočen několika pístními kroužky - tj. kovovými prstenci. Pístní kroužky se podle funkce dělí na stěrací, které slouží pro stírání mazacího oleje a těsnicí, které utěsňují píst v prostoru válce. V tělese pístu je zalita trubice ve tvaru spirály, sloužící k chlazení pístu.
   
   
6. Ojnice
   Píst je prostřednictvím pístního čepu přichycen k ojnici, což je kovový odlitek převádějící posuvný pohyb (translaci) na otáčivý pohyb (rotaci). Ojnice je na druhém konci spojena s klikovým hřídelem motoru. Ojnice je provrtána; trubicemi prochází olej určený pro píst a olej určený pro mazání pítního čepu.
   
   
7. Klikový hřídel
   Klikový hřídel je několikrát zalomený výkovek, poháněný přes ojnice písty. Klikový hřídel vystupuje z obou konců motoru, přičemž na jedné straně zpravidla pohání trakční generátor a na druhé straně pohání rozvodovku, odkud je poháněno ventilátorové soustrojí a kompresor.
   
   
8. Olejová vana
   Olejová vana je uložena ve spodní částí bloku motoru. Součástí této části motoru jsou také magnety, sloužící pro zachycení kovových úlomků z oleje.

Příčný řez spalovacím motorem K 12 V 170 DR
1 - olejová vana; 2 - ojnice; 3 - olejoznak; 4 - hlava válce; 5 - výfukové potrubí; 6 - turbodmychadlo; 7 - plnicí potrubí; 8 - odvod chladicí vody z turbodmychadla; 9 - dolní rozvod; 10 - regulátor; 11 - vodní čerpadlo; 12 - klikový hřídel

Pracovní doby čtyřdobého vznětového motoru
Poté, co je do pracovního prostoru válce nasán vzduch (přes vzduchový filtr), dojde k uzavření válce ventily a píst jdoucí nahoru stlačuje vzduch, čímž dochází k intenzívnímu růstu tlaku a teploty plynu (komprese). Při dosažení horní úvrati (nejvyššího bodu, kterého píst může dosáhnout) má vzduch teplotu okolo 600°C. V tomto okamžiku vstřikovací ventil rozpráší do válce naftu, která se samovolně (díky vysoké teplotě) vznítí a objem začne prudce vzrůstat. Právě nyní koná palivová směs práci. Píst klesá dolů, činný objem válce opět vzrůstá a teplota i tlak klesá. Píst dosahuje dolní úvrati (nejnižší bod, jakého může píst dosáhnout) a třetí doba, expanze, končí. Píst se vrací nahoru a otevřenými výfukovými ventily vytlačuje spálenou směs vzduchu a nafty. Celý cyklus se znovu opakuje.

Přenosy výkonu v dieselové trakci
Přenos výkonu je způsob přenášení točivého momentu z klikového hřídele na kola lokomotivy. Rozlišujeme tři hlavní druhy přenosu výkonu: mechanický, hydraulický a elektrický.

Mechanický přenos výkonu
Nejstarší a nejjednodušší přenos výkonu. Tento přenos se dnes používá pro nižší výkony. Trakční soustrojí je tvořeno spalovacím motorem, který je spojen s mechanickou nebo hydromechanickou převodovkou (podobnou automobilovým / autobusovým převodovkám). Tato převodovka je buďto přímo řazená (700-702, 801), nebo automatická (810, 842). Automatické převodovky jsou obvykle řízeny roztěžníkem (odstředivým regulátorem).

Hydraulický (hydrodynamický) přenos výkonu
Zlatým věkem hydrodynamického přenosu výkonu byla 60. léta. V té době byl použit na vozech 850-853 a lokomotivách 725 a 726. Tento přenos se podobá mechanickému, s tím rozdílem, že diesel pohání hydrodynamickou převodovku. Tento druh přenosu je vhodný pro vyšší výkony.




Elektrický stejnosměrný přenos výkonu
Elektrický stejnosměrný přenos výkonu se začal častěji používat na konci 60. let. Většina dodnes používaných dieselových lokomotiv má elektrický stejnosměrný přenos, je použit i na vozech 830, 831. Jedná se o pokrokové řešení, vhodné pro vysoké výkony. Výhody elektrického přenosu spočívají v menších energetických ztrátách během přenosu točivého momentu (při stejném výkonu dieselu větší výkon na obvodech kol). Trakční soustrojí se skládá ze spalovacího motoru, propojeného (přírubově nebo pružnou spojkou) k trakčnímu dynamu (generátoru), které vyrábí stejnosměený proud, kterým jsou napájeny trakční elektromotory, uložené v podvozcích. Efektivní spolupráci dieselu a dynama zajišťuje regulátor. Soustava spalovací motor-trakční dynamo se někdy označuje jako motorgenerátor.

Elektrický střídavě-stejnosměrný přenos výkonu
Elektrický střídavě-stejnosměrný přenos výkonu je zatím nejmodernějším přenosem výkonu. Vyskytuje se na strojích 704, 708, 714, 730, 731, 843. Od stejnosměrného přenosu se liší použitím trakčního alternátoru namísto dynama. Alternátor produkuje střídavý třífázový proud, který se usměrňuje v trakčním usměrňovači, aby pak mohl být odveden do stejnosměrných trakčních motorů. Střídavě-stejnosměrný přenos se často označuje zkratkou AC/DC.