Comment fonctionnent un moteur de direction assistée électrique et une boîte de vitesses?

Analyse du principe de fonctionnement et de la technologie du moteur et de la boîte de vitesses dans les véhicules ferroviaires

Aperçu de le moteur et la boîte de vitesses

En tant que véhicule central du transport ferroviaire moderne, la conception et les performances du système électrique du véhicule ferroviaire sont directement liées à l'efficacité opérationnelle et à la sécurité. Le moteur de direction assistée et la boîte de vitesses, comme composants clés pour la transmission de puissance, réaliser la conversion d’énergie et la distribution d’énergie grâce à une coordination précise. Cet article analysera systématiquement la logique de fonctionnement du moteur électrique et de la boîte de vitesses du véhicule ferroviaire en trois dimensions: principe de fonctionnement, caractéristiques techniques et mécanisme collaboratif.

Moteur: conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique La tâche principale du moteur du wagon central est de convertir efficacement l'énergie électrique en énergie mécanique. Sa source d'alimentation est généralement obtenue en obtenant de l'électricité à haute tension. (comme 1500V DC ou 25kV AC) de la caténaire ou du troisième rail à travers le pantographe ou le sabot collecteur, puis en ajustant la tension via le transformateur et l'onduleur embarqués pour faire fonctionner le moteur de traction. 68 Prenons l'exemple du moteur asynchrone triphasé à courant alternatif. Son principe de fonctionnement est basé sur l'induction électromagnétique: lorsque l'enroulement du stator est alimenté, il génère un champ magnétique tournant, qui coupe les barres du rotor pour former un courant induit, puis génère un couple pour faire tourner la roue.

(1)Caractéristiques techniques: grande vitesse, grâce à une fréquence variable (VF) technologie de contrôle, le moteur peut réaliser une régulation de vitesse en continu de 0-100% plage de vitesse pour répondre aux besoins des wagons’ démarrages et arrêts fréquents et vitesse variable.

 (2)Freinage régénératif: quand c'est lent ou en descente, le moteur peut être converti en modèle générateur, qui donnera un feedback au réseau électrique, et l'efficacité énergétique cinétique peut atteindre 30%.

(3)Adaptabilité environnementale: la conception de la classe de protection IP65 assure un fonctionnement stable dans des conditions humides, la poussière et un autre environnement difficile. Avec un nouveau type de wagon à crémaillère comme exemple, le moteur produit un couple élevé sur une route à forte pente (tel que 30% sous la pente doit atteindre 200 kn m.), sur une route plate, il faut passer en mode grande vitesse (plus que 80 km par heure), le moteur à haute densité de puissance et aux exigences de gestion thermique.

Boîte de vitesse: le cœur de la distribution de puissance et du rapport de transmission régulant la fonction de la boîte de vitesses régule la vitesse et le couple de sortie du moteur, adapter la demande de puissance dans différentes conditions de travail. The gearboxes of rail vehicles are mainly divided into three types: mécanique, hydraulic transmission and continuously variable transmission. Their design needs to take into account reliability, efficiency and maintenance convenience.

(1)Mechanical transmission structure (MT/AMT) principe: by gear set a fixed ratio. Par exemple, a dual-speed transmission uses a low-speed gear (with a gear ratio of 1:5) to handle uphill driving, while a high-speed gear (1:1) is suitable for flat road driving.

(2)Scénarios d'application: overloaded freight rail cars commonly use this kind of structure. The transmission efficiency can reach 98%, but the shift shock needs to depend on the electronic control clutch buffer.

Hydraulic automatic transmission (AT)

The core technology, the hydraulic torque converter, through the oil transfer of the power, cooperates with the planetary gear set to achieve a smooth shift. Par exemple, la transmission AT d'un certain modèle de véhicule orbital contient 3 ensembles d'engrenages planétaires, qui peut fournir 6 marche avant, et le rapport de transmission couvre 2.5:1 à 0.6:1.

 Avantage: sans l'embrayage mécanique, cela réduit les coupures de courant, qui est particulièrement adapté aux véhicules ferroviaires urbains à démarrages et arrêts fréquents. Transmission continue (CVT) conception innovante: la ceinture en acier combinée à une roue conique, par changement continu du rapport d'espacement des roues coniques. Par exemple, le système CVT d'un certain véhicule sur rail à crémaillère peut ajuster dynamiquement le rapport de transmission (0.5-5.0) pendant la conduite, maintenir le moteur toujours dans la plage de vitesse à haut rendement et réduire la consommation d'énergie en 15%. Défi: couple limite de bande d'acier (tel que 4000 n · m) est facile à glisser et doit coopérer avec le serrage hydraulique pour augmenter la friction.

Moteur et transmission de contrôle coordonné des systèmes d'alimentation modernes pour véhicules ferroviaires via l'unité de commande intelligente pour réaliser la profondeur des moteurs et des boîtes de vitesses. Par exemple, un émeu à grande vitesse adopté “traction – frein – conduire” système de contrôle d'intégration, son processus de travail est le suivant: acquisition de données, paramètres de surveillance des capteurs en temps réel tels que la vitesse, pente, et charger;

Opération décisionnelle: l'unité de contrôle basée sur l'algorithme par défaut tel que le rapport de vitesse cible du calcul PID flou et la puissance de sortie du moteur; Ajuster le feedback d'exécution du rapport de transmission: tige de traction hydraulique électrique, en même temps un convertisseur temps-fréquence pour ajuster la vitesse du moteur, contrôle des erreurs au sein + / – 2%. Cas typique: dans le rack dans le système d'alimentation, moteur et transmission pour réaliser une commutation dynamique. Lorsque le véhicule entre dans la section de rail denté avec un 30% pente, le système de commande augmente le rapport de transmission à 5:1 et amplifie le couple moteur au maximum. Sur sections droites et collées, le rapport de transmission chute à 0.8:1, et la vitesse du véhicule augmente à 120 km/h. L'ensemble du processus peut terminer le changement de mode sans s'arrêter.

Développement technologique et tendances futures des matériaux légers

Poids de la coque en alliage d'aluminium et fibre de carbone 40%, tout en augmentant l'efficacité du refroidissement. Diagnostic intelligent: capteurs embarqués, comme la fréquence de vibration 0.5-10 KHZ) combiné avec des algorithmes d'IA, réaliser un avertissement d'usure de la transmission et une prévision de la durée de vie. Hybride: la batterie à combustible et le système hybride à supercondensateur peuvent réduire la dépendance à l'égard de la caténaire et s'appliquer à l'expansion de sections sans électricité. Le travail sur les moteurs et les transmissions des wagons consiste essentiellement à convertir efficacement l'énergie électrique pour s'adapter aux conditions de travail complexes de l'énergie mécanique.. Avec l'avancement de la science des matériaux et de la technologie de contrôle intelligent, les futurs systèmes électriques évolueront vers une efficacité plus élevée et des coûts de maintenance réduits, fournir un soutien essentiel à l’écologisation et à l’intelligence du transport ferroviaire.

Fournisseur

Luoyang Fenyo Heavy Industries Co., Ltée,fondée en 1998, est un fabricant de pièces ferroviaires moulées. Notre usine couvre une superficie de 72 600㎡, avec plus de 300 employés, 32 techniciens, y compris 5 ingénieurs supérieurs, 11 ingénieurs adjoints, et 16 techniciens. Notre capacité de production est 30,000 tonnes par an. Actuellement, nous produisons principalement du moulage, usinage, et montage pour locomotive,wagon,trains à grande vitesse, équipement minier,énergie éolienne,etc. Nos produits ont été exportés vers la Russie, les États-Unis, Allemagne, Argentine, Japon, France, Afrique du Sud,Italie et autres pays.

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