Studie modernizovaného podvozku lokomotivy zaujala akademiky i zkušené praktiky

První místo v letošním ročníku soutěže Emila Škody získal v kategorii diplomových prací Petr Mohelník ze strojní fakulty ČVUT. Za své dílo Třínápravový podvozek motorové lokomotivy obdržel 80 000 Kč a možnost pracovat v některém z podniků této strojírenské skupiny. Dnes je již Ing. Mohelník konstruktérem Škody Transportation. „Zpracovat nový návrh pohonu třínápravového podvozku mi navrhl docent Kolář, vedoucí mé diplomky. Modelováním některých uzlů motorových lokomotiv jsem se zabýval už ve čtvrtém ročníku,“ zavzpomínal Mohelník. „Bylo mi to docela blízké, podobné motorové lokomotivy jsem v dětství vídával jezdit kolem mého bydliště na severní Moravě,“ dodal. Práce spočívala v návrhu rekonstrukce pohonu 6nápravové lokomotivy s původním označením T669, pozdějším 770, které se přezdívalo „Čmelák“. Vozidlo z produkce bývalé lokomotivky ČKD později vyráběli ve velkých sériích v Dubnici nad Váhom a bylo určeno pro středně těžký posun. Pro Československé dráhy se v 60. letech minulého století dodalo 110 těchto lokomotiv, další stovky putovaly pod označením ČME 3 na vývoz do tehdejšího Sovětského svazu. „Její třínápravový podvozek lákal k rekonstrukcím již moje předchůdce. Například před dvěma lety jeden z diplomantů doplnil tento podvozek o Liechtyho mechanismus, který obě krajní nápravy každého podvozku natáčí do radiální polohy při průjezdu vozidla obloukem. Zlepší se tak silové poměry v kontaktu kolo – kolejnice a sníží se opotřebení kolejí,“ uvedl Mohelník. Autor se soustředil na návrh zcela nového pohonu lokomotivy se dvěma třínápravovými podvozky vybavenými mechanismy radiálního stavění dvojkolí. Nová lokomotiva má mít větší výkon než měla původní a také, díky použití Liechtyho mechanismu, lepší jízdní vlastnosti. Nový individuální pohon dvojkolí je řešený jako částečně odpružený s motorem zavěšeným na rámu podvozku, kloubovým hřídelem a nápravovou převodovkou. Množství nevypružených hmot se celkově snížilo, což je pro vozidlo vždy přínosem. Pro stanovení trakční charakteristiky je navržen nový převod. Počítalo se s nejvyšší rychlostí vozidla 120 km/h a s pohonem asynchronním trakčním motorem o jmenovitém výkonu 500 kW. Pak následovalo sestrojení Korefova zátěžového diagramu ke stanovení příslušné vozové zátěže. Pro odečtení zátěže bylo použito kritérium, že lokomotiva s touto soupravou musí být schopná na vodorovné přímé trati zrychlit na maximální rychlost 120 km/h. Pro tuto soupravu byl poté sestrojen tachogram idealizovaného jízdního cyklu, kterému odpovídal průběh působících sil v pohonu. Z těchto zatížení pak vycházel návrh nové převodovky a jejího uložení a také spojení této předovky s motorem pomocí kloubového hřídele. „Převodovku jsem konstruoval jako klasickou, tj. velké kolo a ložiska jsou nalisována na nápravě,“ poznamenal Mohelník. Jednostupňová převodovka s čelním soukolím s přímými zuby je velmi kompaktní. Motor zavěšený na vypruženém rámu podvozku je třeba vhodně spojit s částečně nevypruženou převodovkou tak, aby byl za všech podmínek zajištěn spolehlivý přenos krouticího momentu. Proto je mezi motorem a převodovkou navržen kloubový hřídel se dvěma diskovými klouby. Každý kloub je na jedné straně převodovky, vzájemně jsou spojeny hřídelem procházejícím dutým pastorkem převodovky. Při variantě se dvěma diskovými klouby má pohon menší příčný rozměr, než při použití klasické sférické zubové spojky. Rozsáhlá diplomová práce návrhu lokomotivy zaujala hodnotitele soutěže Emila Škody svou komplexností. Rozsah a hloubku zpracovávané problematiky ocenili i akademičtí funkcionáři ČVUT. Výjimečná práce se prezentovala také na letošním workshopu ČVUT Media Lab spolu se šesti projekty, které získaly podporu a prostředky nadace na další etapy výzkumných a vědeckých prací. Mohelník je nyní již několik měsíců konstruktérem – specialistou pražského pracoviště vývoje kolejových vozidel společnosti Škoda Transportation. Podílí se na vývoji nových typů podvozků pro tramvaje, které se v budoucích letech uplatní ve výrobě. Jak to ale bude s využitím jeho diplomové práce? „Od výroby těžkých posunovacích lokomotiv se dvěma třínápravovými podvozky se dnes spíše upouští, jejich tažné výkony jsou již schopny zastat lokomotivy čtyřnápravové. Pro České dráhy jde také již o výběrovou záležitost, nepočítám příliš s tím, že by se provozovatelé lokomotiv odhodlali k jejich rekonstrukci. Nabyté znalosti výpočtů pohonů kolejových vozidel uplatním také u tramvají,“ předpokládá Mohelník. Nová řada tramvají Š 15T ForCity dodávaná do Prahy a do dalších evropských měst má ale zcela odlišný typ podvozku, a to se synchronními motory s přímými náhony kol bez převodovek. Tento podvozek dovoluje plně nízkopodlažní řešení vozu městské hromadné dopravy. Proč by se měl uskutečnit návrat k ozubeným kolům? „Existují skupiny zákazníků, které požadují alternativní řešení. Z různých důvodů totiž dávají přednost pohonům tramvají s asynchronními motory. Ty se však bez převodovek neobejdou. Úkolem konstruktérů je pak najít nová vhodná konstrukční řešení podvozků takto poháněných nízkopodlažních tramvají. Je to pro mne velká příležitost pracovat v týmu zkušených pracovníků, kteří nové tramvaje pro Škodovku připravují,“ dodal Mohelník. /cho/