एक्सल-हंग बनाम नोज-सस्पेंडेड ट्रैक्शन मोटर: डिज़ाइन, लाभ, और रेलवे अनुप्रयोग

जब कोई ट्रेन ट्रैक पर आसानी से गति करती है, अधिकांश यात्री स्वाभाविक रूप से ट्रैक्शन मोटर की कच्ची शक्ति के बारे में सोचते हैं. लेकिन अगर आप किसी रेलवे इंजीनियर से पूछें कि दीर्घकालिक प्रदर्शन के लिए वास्तव में क्या मायने रखता है, वे किसी कम स्पष्ट चीज़ की ओर इशारा करेंगे: उन मोटरों को बोगी में कैसे लगाया जाता है.

माउंटिंग व्यवस्था अनस्प्रंग द्रव्यमान को प्रभावित करती है, सवारी की गुणवत्ता, पहिया-रेल बल, रखरखाव अंतराल, और यहां तक ​​कि ऊर्जा दक्षता भी. आधुनिक रोलिंग स्टॉक में, दो कॉन्फ़िगरेशन हावी हैं- एक्सल-हंग और नोज-सस्पेंडेड ट्रैक्शन मोटर्स. पहियों को घुमाने का उनका मूल लक्ष्य एक ही है, लेकिन उनका गतिशील व्यवहार, बोगी के घटकों पर प्रभाव, और आदर्श अनुप्रयोग काफी भिन्न हैं.

एक्सल-हंग ट्रैक्शन मोटर क्या है??

आइए पुराने से शुरू करें, सरल डिज़ाइन: एक्सल-लटका कर्षण मोटर. जैसा कि नाम से पता चलता है, इस मोटर को सीधे एक्सल पर लटका दिया जाता है. मोटर फ्रेम आस्तीन या रोलर बीयरिंग के माध्यम से धुरी पर बैठता है, इसलिए पूरी मोटर व्हीलसेट के साथ ऊपर और नीचे चलती है.

[ बोगी फ़्रेम ]

       │

   (स्प्रिंग्स)

       │

[ पहिया / धुरा ] ◄─── [ ट्रैक्शन मोटर ] (धुरी पर सीधे जकड़ा हुआ)

आकृति 1: एक एक्सल-लटका लेआउट में, मोटर सीधे एक्सल से चिपक जाती है और व्हीलसेट के साथ मिलकर चलती है.

कैसे एक्सल-हंग ट्रैक्शन मोटर काम करता है

मोटर एक कास्ट हाउसिंग से मजबूती से जुड़ती है - जिसे आमतौर पर कहा जाता है एक्सल-हंग सस्पेंशन हाउसिंग जो फिर हेवी-ड्यूटी बियरिंग के माध्यम से एक्सल पर चढ़ जाता है. वह आवास प्रत्येक न्यूटन कर्षण टॉर्क को संचारित करता है और मोटर के वजन को सीधे व्हीलसेट पर स्थानांतरित करता है. इससे अधिक 90 मोटर के डेडवेट का प्रतिशत प्राथमिक सस्पेंशन को बायपास करता है और सीधे ट्रैक पर उतरता है.

इंजीनियर अभी भी क्यों उपयोग करते हैं? एक्सल-हंग ट्रैक्शन मोटर

एक्सल-हंग डिज़ाइन के तीन बड़े फायदे हैं. पहला, यह कॉम्पैक्ट है - यह मुश्किल से बोगी फ्रेम के अंदर जगह लेता है. दूसरा, इसे बनाने में कम लागत आती है क्योंकि यांत्रिक डिज़ाइन कुछ गतिशील भागों के साथ सरल है. तीसरा, रखरखाव सीधा है: आप डिपो ओवरहाल के दौरान आसानी से मोटर तक पहुंच सकते हैं और उसे बदल सकते हैं. और क्योंकि गियर एंगेजमेंट सीधा है, लगभग कोई बिजली हानि नहीं है.

व्यापार बंद

नकारात्मक पक्ष यह है कि वह सारा मोटर द्रव्यमान सीधे अनस्प्रंग द्रव्यमान में जुड़ जाता है. चूंकि कोई सस्पेंशन बफ़र नहीं है, प्रत्येक ट्रैक अनियमितता सीधे मोटर और रेल में उच्च आवृत्ति का झटका भेजती है. अधिक समय तक, ये कठोर कंपन मोटर फ्रेम और आस-पास के बोगी घटकों में थकान को तेज करते हैं. यही कारण है कि आप यात्री ट्रेनों में एक्सल-लटकी हुई मोटरें शायद ही कभी देखते हैं - वे बहुत कठोर होती हैं.

नोज-सस्पेंडेड ट्रैक्शन मोटर क्या है??

एक्सल-हंग लेआउट की कठोरता को ठीक करने के लिए नाक-निलंबित डिज़ाइन विकसित किया गया था. मोटर का सारा भार एक्सल पर डालने के बजाय, यह व्यवस्था एक्सल और बोगी फ्रेम के बीच भार को विभाजित करती है.

       ┌────────────────────────┐

[ बोगी फ़्रेम ] ◄──(लचीली नाक)──┤

       │ │

   (स्प्रिंग्स)             [ट्रैक्शन मोटर]

       │ │

[ पहिया / धुरा ] ◄───(GearBox)──┘

आकृति 2: नाक से निलंबित मोटर सेटअप में, वजन धुरी और बोगी फ्रेम पर लचीले नाक कनेक्शन के बीच विभाजित हो जाता है.

कैसे नाक-निलंबित कर्षण मोटर काम करता है

मोटर के एक तरफ (गियरबॉक्स का अंत) अभी भी धुरी से जुड़ता है. लेकिन दूसरा पक्ष- “नाक”-एक लचीले तत्व के माध्यम से बोगी फ्रेम पर लगाया जाता है, आमतौर पर रबर सैंडविच माउंट या स्टील स्प्रिंग. वह लचीली नाक मोटर को थोड़ा घूमने देती है, घूर्णी टॉर्क झटके और ऊर्ध्वाधर प्रभावों को अवशोषित करना.

एक्सल-हंग डिज़ाइन के विपरीत जहां लगभग सारा भार एक्सल पर रहता है, यहाँ केवल के बारे में 30 को 40 मोटर द्रव्यमान का प्रतिशत एक्सल और गियरबॉक्स द्वारा समर्थित है. शेष 60 को 70 प्रतिशत उस नाक निलंबन के माध्यम से बोगी फ्रेम द्वारा ले जाया जाता है.

यात्री रेलगाड़ियाँ क्यों पसंद की जाती हैं? नाक-निलंबित कर्षण मोटर

अधिकांश मोटर द्रव्यमान को बोगी के उभरे हुए भाग पर स्थानांतरित करके, नाक-निलंबित डिज़ाइन नाटकीय रूप से अनस्प्रंग द्रव्यमान को कम करता है. इसका मतलब है कि यात्रियों के लिए बेहतर सवारी गुणवत्ता और ट्रैक पर कम घिसाव. यह उच्च गति पर गतिशील स्थिरता में भी सुधार करता है - ट्रेन में पार्श्व दोलनों का शिकार होने या विकसित होने की संभावना कम होती है. यही कारण है कि महानगरों में आपको नाक से लटकी हुई मोटरें मिल जाएंगी, कम्यूटर ईएमयू, और क्षेत्रीय यात्री ट्रेनें.

जो कीमत आप चुकाते हैं

व्यापार-बंद जटिलता है. आपको टॉर्क आर्म्स की जरूरत है, लचीले लिंक, और लचीले माउंट, इन सभी के लिए सटीक इंजीनियरिंग एकीकरण की आवश्यकता होती है. और वे लोचदार घटक घिस जाते हैं—रबड़ सख्त हो जाता है, स्प्रिंग्स की थकान - इसलिए आपको उनका नियमित रूप से निरीक्षण करना होगा और बदलना होगा. प्रारंभिक लागत भी एक्सल-हंग सेटअप से अधिक है.

प्रत्येक सिस्टम में बिजली कैसे प्रवाहित होती है

वास्तविक दुनिया के अंतर को समझने के लिए, आइए हम दो रास्तों का पता लगाएं: शक्ति पथ (टॉर्क पहियों तक कैसे पहुंचता है) और वजन पथ (जहां मोटर का द्रव्यमान जाता है).

एक मेंधुरा लटका हुआ मोटर, बिजली मोटर से पिनियन तक प्रवाहित होती है, फिर एक बुल गियर के लिए, फिर धुरी पर, और अंत में पहियों तक. भार पथ सरल है: इससे अधिक 90 मोटर द्रव्यमान का प्रतिशत धुरी पर वर्गाकार रूप से बैठता है.

में एकनाक-निलंबित मोटर, शक्ति पथ लगभग समान है: मोटर, डैने की नोक, गियर पहिया, धुरा, पहियों. लेकिन वज़न का रास्ता अलग है. के बारे में 30 को 40 प्रतिशत एक्सल और गियरबॉक्स पर जाता है, जबकि 60 को 70 प्रतिशत सस्पेंशन नाक से होते हुए बोगी फ्रेम तक जाता है.

एक त्वरित नोट: कुछ आधुनिक शहरी पारगमन अनुप्रयोग नाक-निलंबित मोटरों में लचीले गियरव्हील-आंतरिक रबर डैम्पिंग ब्लॉक वाले गियरव्हील-जोड़ते हैं. इससे शोर और कंपन में और भी अधिक कमी आती है, लेकिन यह एक वैकल्पिक सुविधा है, नाक के सस्पेंशन के लिए कोई आवश्यकता नहीं है.

मूल मास: असली कहानी

यदि आप किसी रोलिंग स्टॉक इंजीनियर से पूछें कि मोटर सस्पेंशन क्यों मायने रखता है, उत्तर हमेशा अनस्प्रंग मास में वापस आएगा.

वास्तव में अनस्प्रंग मास क्या है??

अनस्प्रंग मास का मतलब उन सभी घटकों से है जो प्राथमिक सस्पेंशन स्प्रिंग्स द्वारा समर्थित नहीं हैं. एक सामान्य बोगी में, जिसमें पहिये और धुरी शामिल हैं (संपूर्ण व्हीलसेट), एक्सलबॉक्स और बीयरिंग, गियरबॉक्स आवास (या इसका अधिकांश भाग), the एक्सल-लटका निलंबन आवास और इसके आंतरिक असर, और कर्षण मोटर का वह भाग जो सीधे धुरी पर बैठता है.

बुनियादी भौतिकी सरल है: ट्रैक पर गतिशील प्रभाव बल, ट्रैक दोषों के कारण उत्पन्न ऊर्ध्वाधर त्वरण के अनस्प्रंग द्रव्यमान गुणा के बराबर होता है. समीकरण रूप में: एफ = एम<उप>यू</उप> × ए, जहाँ F किलोन्यूटन में है, एम<उप>यू</उप> टन में, और मीटर प्रति सेकंड वर्ग में.

जब अनस्प्रंग द्रव्यमान अधिक हो, गति बढ़ने पर प्रभाव बल तेजी से बढ़ते हैं. आपको तेजी से ट्रैक डिग्रेडेशन मिलता है, गिट्टी जो धूल में बदल जाती है, और पूरी ट्रेन में क्रूर कंपन.

क्यों गति सब कुछ बदल देती है

भारी माल ढुलाई के लिए 60 को 100 किमी/घंटा, एक्सल-हंग मोटर का उच्च अनस्प्रंग द्रव्यमान स्वीकार्य है. ट्रैक दोषों से ऊर्ध्वाधर त्वरण अभी भी मध्यम है, इसलिए प्रभाव प्रबंधनीय हैं.

लेकिन चलने वाली यात्री ट्रेनों और मेट्रो के लिए 120 200 से अधिक किमी/घंटा तक, अनस्प्रंग द्रव्यमान को न्यूनतम करना गैर-परक्राम्य हो जाता है. एक बार आप ऊपर जाएं 250 को 280 किमी/घंटा, कई डिज़ाइनर नाक-निलंबित से पूरी तरह से निलंबित मोटरों की ओर बढ़ते हैं - कार्डन शाफ्ट के साथ फ्रेम-माउंटेड या बॉडी-माउंटेड कॉन्फ़िगरेशन - अनस्प्रंग द्रव्यमान को पूर्ण न्यूनतम तक काटने के लिए. तथापि, नाक-निलंबित मोटरें 250-280 किमी/घंटा की सीमा तक पूरी तरह से व्यवहार्य और लागत प्रभावी रहती हैं.

आमने-सामने तुलना का ट्रैक्शन मोटर

जहां आपको प्रत्येक प्रकार मिलता है का ट्रैक्शन मोटर

भारी ढुलाई वाले माल ढुलाई इंजन

माल ढुलाई संचालक तीन बातों की परवाह करते हैं: ट्रैक्टिव प्रयास शुरू करना, कठोर सादगी, और कम परिचालन लागत. उन्हें सुगम सवारी की परवाह नहीं है. क्योंकि मालगाड़ियाँ कम गति से चलती हैं लेकिन उन्हें अत्यधिक टॉर्क की आवश्यकता होती है, एक्सल-हंग मोटरें अभी भी काम का घोड़ा हैं. वे बहुत कम रखरखाव के साथ भारी-भरकम गलियारों की धूल और दुरुपयोग से बचते हैं.

मेट्रो और कम्यूटर ट्रेनें

शहरी पारगमन विपरीत दुनिया है. आपके पास बार-बार त्वरण और ब्रेक लगाना है, तंग कार्यक्रम, और जो यात्री आरामदायक यात्रा की उम्मीद करते हैं. नाक से लटकी हुई मोटरें यहां बिल्कुल फिट बैठती हैं. अनस्प्रंग मास को कम करके, वे उन सभी स्टॉप-स्टार्ट चक्रों के दौरान केबिन कंपन को कम करते हैं और ट्रैक घिसाव को कम करते हैं.

मोटर माउंटिंग आपके पहियों और एक्सल को कैसे प्रभावित करती है

एक्सल-हंग और नोज-सस्पेंडेड के बीच का चुनाव सिर्फ मोटर को प्रभावित नहीं करता है. यह सीधे तौर पर निर्धारित करता है कि आपके पहिये और धुरी कितने समय तक चलेंगे.

[ हाई अनस्प्रंग मास (एक्सल-हंग) ]

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       ▼

[ संपर्क तनाव में वृद्धि ] ──► ट्रेड स्पैलिंग & बमबारी (पहियों)

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[ उन्नत चक्रीय कंपन ] ──► त्वरित थकान (एक्सेल)

पहियों पर असर

जब आपके पास एक्सल-हंग मोटर हो, प्रत्येक ऊर्ध्वाधर झटका सीधे व्हीलसेट से होकर गुजरता है. इसका मतलब है कि व्हील-रेल इंटरफ़ेस पर उच्च संपर्क तनाव. परिणाम तेजी से चलने वाले घिसाव हैं, प्रोफाइल का समय से पहले खोखला घिस जाना, और रोलिंग संपर्क थकान में वृद्धि हुई (आरसीएफ) जिससे गोलाबारी और तोड़फोड़ होती है. पहिया खराद आपके पहियों को अधिक बार देखेगा, और पहिए की कुल आयु कम हो जाती है.

धुरी पर प्रभाव

वही उच्च-आवृत्ति कंपन धुरियों पर प्रहार करते हैं. गतिशील झुकने और मरोड़ वाले तनाव बढ़ जाते हैं, धुरी शरीर में थकान संचय को तेज करना. यदि आप एक्सल-हंग मोटर चला रहे हैं, आपको कठोर गैर-विनाशकारी परीक्षण-अल्ट्रासोनिक निरीक्षण की आवश्यकता है, उदाहरण के लिए—और आपको उच्चतम धातुकर्म मानकों के अनुसार बने धुरों की आवश्यकता है. कोई शॉर्टकट नहीं है.

एक्सल-हंग सस्पेंशन हाउसिंग की महत्वपूर्ण भूमिका

एक घटक है जिसे अक्सर अनदेखा कर दिया जाता है, फिर भी यह पूरे सिस्टम की संरचनात्मक धुरी है: एक्सल-लटका निलंबन आवास, जैसा कि चीनी रेलवे इंजीनियरिंग में जाना जाता है. यह आवास प्रत्येक न्यूटन ट्रैक्शन टॉर्क और प्रत्येक किलोग्राम अनस्प्रंग द्रव्यमान को मोटर से व्हीलसेट तक स्थानांतरित करता है. इसे तीन प्रकार की सजा से बचना होगा:

• बार-बार ऊर्ध्वाधर रेल प्रभावों से उच्च-चक्रीय थकान
• मोटर टॉर्क तरंग के कारण होने वाला मरोड़ वाला दोलन
• धूल जैसी कठोर पर्यावरणीय परिस्थितियाँ, नमी, और अत्यधिक तापमान

यहां गुणवत्ता क्यों मायने रखती है

खराब ढंग से ढाला गया या अपर्याप्त ताप-उपचारित आवास में दरार आ सकती है. इससे एक्सल बेयरिंग का गलत संरेखण हो जाता है, और सबसे खराब स्थिति में, ट्रैक्शन मोटर धुरी से अलग हो सकती है - किसी भी चलती ट्रेन पर एक गंभीर सुरक्षा खतरा.

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