پیشرانه دیزلی قطار چه تفاوتی با موتور کامیون دارد؟
وقتی صحبت از حملونقل سنگین به میان میآید، پیشرانههای دیزلی بیرقیب هستند. از کشندههای جادهای گرفته تا قطارهای چند هزار تنی، همه برای جابهجایی بارهای غولآسا به گشتاور بالای سوخت دیزل متکی هستند.
در نگاه اول شاید به نظر برسد موتور یک لوکوموتیو فقط نسخه بزرگتر موتور کامیون است، چون هر دو از گازوئیل استفاده میکنند و هدفشان تولید حداکثر گشتاور در دورهای پایین است. اما این شباهت در همینجا تمام میشود؛ زیرا نحوه عملکرد، مهندسی انتقال قدرت، مقیاس و معماری فنی این دو، زمین تا آسمان تفاوت دارد.
پیشرانه دیزلی قطار چطور کار میکند؟
برخلاف تصور بسیاری، در بیشتر لوکوموتیوها نیروی موتور دیزلی مستقیماً به چرخهای قطار منتقل نمیشود. قوای محرکه لوکوموتیوها از نوع دیزل-الکتریک است؛ در این سیستم، موتور دیزلی عظیمالجثه نقش ژنراتور تولید برق را ایفا میکند. میللنگ موتور، یک ژنراتور غولپیکر را میچرخاند تا نیروی مکانیکی خروجی به جریان الکتریکی با ولتاژ و آمپراژ بسیار بالا تبدیل شود. این جریان پس از عبور از سامانههای کنترلی و اینورترها، به موتورهای الکتریکی کششی که مستقیماً روی محور چرخهای قطار نصب شدهاند هدایت میشود و در نهایت همین موتورهای برقی هستند که قطار را به حرکت درمیآورند.
تفاوت اصلی با کامیون در همین زنجیره انتقال قدرت نهفته است. در کامیونها نیروی موتور دیزلی از طریق گیربکس، گاردان و دیفرانسیل به چرخها میرسد؛ اما در قطار خبری از گیربکس و گاردان نیست و بهجای آن از ژنراتور و موتورهای برقی استفاده میشود. موتور دیزلی قطار بهجای اینکه مانند کامیون مدام با تغییر دنده، دور موتور را کم و زیاد کند، در چند بازه مشخص کار میکند. در واقع موتور دیزلی در بهینهترین و پربازدهترین دور ممکن کار میکند و تنظیم سرعت قطار تنها با کنترل جریان برق ارسالی به موتورهای کششی انجام میشود.
چرا نیروی موتور قطار مثل کامیون به چرخها منتقل نمیشود؟
دلیل اصلی عدم استفاده از سیستم انتقال قدرت مکانیکی کامیون در قطار، به گشتاور عظیم و استهلاک فوقالعاده بالای آن مربوط میشود. یک قطار باری ممکن است وزنی بین ۵ تا بیش از ۲۰ هزار تن داشته باشد و برای به حرکت درآوردن چنین وزنی از حالت سکون کامل، به گشتاوری فوقالعاده سنگین نیاز است. اگر قرار باشد نیروی موتور دیزلی از طریق گیربکس به چرخها منتقل شود، برای انتقال گشتاور چند ده هزار نیوتنمتری به کلاچی با ابعاد یک اتاق و دندههایی غولپیکر نیاز خواهد بود که در همان لحظه اول درگیر شدن، اصطکاک و گرمای تولیدشده، کلاچ را در چند ثانیه ذوب و خرد میکند.
از طرف دیگر، موتورهای دیزلی غولپیکر محدوده دور موتور بسیار محدودی در حدود ۳۰۰ تا ۱۰۰۰ rpm دارند و برای پوشش سرعتهای مختلف با چنین محدودهای، به گیربکسی با دهها دنده مکانیکی و ابعاد بسیار بزرگ نیاز است. در مقابل، موتورهای برقی این خاصیت ذاتی را دارند که در حالت سکون کامل، حداکثر گشتاور خود را ارائه میدهند. سیستم دیزل-الکتریک اجازه میدهد موتور دیزل بدون فشار ناگهانی در دور بهینه کار کند، برق تولید کند و موتورهای الکتریکی نرمترین و پرقدرتترین شروع حرکت را فراهم کنند.
در کامیونها به دلیل وزن بسیار کمتر و ابعاد محدود شاسی، اضافه کردن ژنراتور و موتور برقی، وزن خالص را بهشدت بالا میبرد و ظرفیت بارگیری را کاهش میدهد؛ اما در قطار، وزن سنگین لوکوموتیو برای ایجاد چسبندگی روی ریلهای فلزی کاملاً ضروری است.
تفاوت قدرت و حجم
مقایسه اعداد و ارقام فنی پیشرانه یک کامیون کشنده مدرن با یک لوکوموتیو باری، بهخوبی مقیاس متفاوت مهندسی این دو ماشین را نشان میدهد. موتور یک کامیون سنگین مدرن معمولاً حجمی بین ۱۲ تا ۱۶ لیتر دارد؛ اما در مقابل، حجم موتور یک لوکوموتیو باری مدرن بین ۱۳۰ تا ۱۸۰ لیتر است. این یعنی حجم یک سیلندر از موتور قطار بهتنهایی میتواند از کل حجم موتور یک کامیون بزرگتر باشد.
از نظر معماری، موتور کامیونها معمولاً بهصورت شش سیلندر خطی یا در برخی مدلهای خاص هشت سیلندر V شکل ساخته میشوند؛ درحالیکه موتورهای دیزلی قطار به دلیل نیاز به حجم بسیار بالا، بهصورت دوازده، شانزده یا حتی بیست سیلندر V شکل طراحی میشوند.
از نظر خروجی توان نیز تفاوت فاحشی وجود دارد. موتور یک کامیون سنگین قدرتمند بین ۵۰۰ تا ۷۵۰ اسب بخار قدرت تولید میکند که برای کشیدن ۴۰ تا ۶۰ تن بار در جاده کافی است؛ اما پیشرانه دیزلی یک لوکوموتیو بین ۳۰۰۰ تا ۴۵۰۰ اسب بخار قدرت تولید کرده و گشتاور خروجی میللنگ آن به بیش از ۱۵ تا ۲۰ هزار نیوتنمتر میرسد که البته پس از تبدیل به نیروی الکتریکی و انتقال به چرخها، نیروی کششی معادل چند صد هزار نیوتن ایجاد میکند. وزن خالص موتور کامیون حدود ۱۰۰۰ تا ۱۵۰۰ کیلوگرم است، درحالیکه وزن پیشرانه دیزلی قطار به ۱۵ تا ۲۵ تن میرسد.
در نهایت میتوان گفت هرچند قلب تپنده هر دو وسیله یک موتور درونسوز دیزلی است، اما درحالیکه کامیون متکی بر گیربکس مکانیکی است، لوکوموتیو قطار یک نیروگاه برق متحرک روی ریل محسوب میشود.
بدون نظر! اولین نفر باشید