内燃机车也是柴油机,那么是否像汽车一样也需要变速箱呢?如果有,是手动还是自动?
只要是以内燃机为动力源的机械、就必然存在调速装置(变速器),无论是内燃机汽车、内燃机火车、甚至内燃机飞机都必须要有变速器;原因在于内燃机特性,转速低、扭矩低,转速零、扭矩零,大型机械重、内燃机不经过扭矩放大,想完成驱动难,汽车一吨多、离合抬快都熄火,更不用说内燃机火车了!
多说一句,即便是电动车其实也有变速器、只不过它的变速器只有一个挡位,也可以理解成只有固定唯一的传动比,所以我们也可以说电动车变速器是固定传动比变速器;比如说特斯拉电车、只有一个传动比1.08(大概是这个数值、记不太清了),对比下图六速汽车变速器的齿轮比,特斯拉电车相当于汽车变速器的四挡,只是汽车变速器可以调换多个挡位,大多数电车只有一个挡位(不是不能配多挡,只是目前一个传动比就够了)!
这就是电机与内燃机的差异,内燃机拖动机械往前走、需要达到一定的转速,因为内燃机的输出功率等于输出扭矩、转速的乘积,也就是公式输出功率=输出扭矩*转速,所以输出功率如果是零、或输出功率无法对抗负荷完成机械起步时,一旦离合接驳、内燃机必熄火;所以内燃机需要较高的起步转速、而获得这种高转速就需要用变速器来调速,即便不能配备多个传动比、但至少要配备一个低速挡,如上图后五个挡都可以去掉,只配备一挡、4.31齿轮比足够完成起步,对吧(只是举例,实际上二挡也能起步)?
火车发展的几个阶段
1.外燃机车2.内燃机车:类似内燃机汽车。
3.柴电机车:利用柴油发电、再用电驱车辆。
4.电动机车:就是目前咱们乘坐的机车。
外燃机车过于久远、鄙人就不细说了;上世纪初、内燃机车被打造,因为是内燃机驱动、而且整列火车重量太大(负荷大),所以内燃机车必须要有调速装置,早期的设计采用过机械传动、液力传动,实际上这机械传动、就有些类似咱们汽车上的手动变速器,而液力传动则相当于咱们现在的液力变矩器,只不过设计对象不同,汽车的齿轮承受的负荷、是没办法和火车变速器齿轮相比的,一辆汽车最多两吨出头、一列火车上百吨(货列千吨也合理),所以什么样的齿轮能承受住这个?
后来的理念就是采用液力传动、毕竟液体传动要柔和一些,如上图所示、上世纪60年代左右咱们国内研发的飞龙型火车头所采用的就是液力传动,只不过这玩意的传动效率太低、要知道现在的液力鼓能锁止离合器从而大幅度提高传动效率,而那时候全世界都没这技术啊,所以这款火车头能耗超高,因为仅仅利用了液力传动来防止内燃机熄火(而没有配备多个挡位齿轮),所以可以说它是自动挡、不过说其是无级变速更贴切!
后来随着柴电系统的产生,简单点说就是通过烧柴油来发电、在用电驱动列车,听上去这种方式造成了能源的浪费对吧(多了一步传递的过程),但实际上即便是采用这种方式、依然比液力传动方式要节省能源,所以采用液力无级变速箱的火车头就自然淘汰了,后来柴电机车流行了很多年,最终也被动力电车组给取代了,也就是如今的动车组!
电机的好处在于变扭不需要通过调速的方式来实现,比如内燃机零转速、零扭矩输出,而电机即便是零转速、只要电压足够,依然可以释放超高的扭矩;所以内燃机车需要传统的调速装置比如机械式、以及液力式(并不一定是多个挡位,一个挡、传动比够大也可以,总之内燃机车得有个调速装置;而电机也不是没有挡位,只不过它的变速、变扭依靠的不是改变传动比,而是通过改变电压实现变扭,这样一来就不需要配备多个机械传动比了,所以从表面看电动车似乎不需要变速器,实际上只是形式发生了改变而已!