Resiina-keskustelu

Kärsin terminologisesta puutoksesta. Diesel hydraulisen-veturin voimansiirrossa on hydraulinen ulostulotehon säätö (pyörivät siipipyörät jossa teho siirtyy nesteellä eli öljyllä). Systeemiin kuuluu hammasrattaat, suunnan vaihdossa ja nopeusalueilla. Jos kutsun tuota systeemiä hydrauliseksi vaihteistoksi, mielestäni en kutsu oikealla termillä. Käyttäisin tästä koneistosta nimitystä hydraulinen momenninmuunnin. Mikä on oikea nimitys vaikka Dv12 voimansiirron tälle osalle? (Että vanhempana joutuu tutkimaan dieselvetureita, jo on aikoihin eletty). Olisi kiva kuitenkin puhua oikeilla nimityksillä.

Yleisesti (ainakin pyöräkulkuneuvojen yhteydessä) käytetään nimitystä muunninvaihteisto.
Nimitys vaikenee momentinmuunninta seuraavan hammasvaihteiston tarkemmasta tyypistä. Käytännössä tämä lienee aina pakkavaihteisto.
Kokoonpanoa kutsutaan Suomessakin yleisesti Power Shift -vaihteistoksi (transmission).

Pakat ovat märkiä monilevykytkimiä, jotka kytketään puristamalla kitkalevyt yhteen syöttöpumpun öljynpaineella (yleensä 5...20 bar). Syöttöpumppu paineistaa myös momentinmuuntimen kavitaation välttämiseksi.

Kuten nämä nimitykset kertovat, on pakkavaihteistossa vaihteen vaihtumisaikana (0.1...0.3 s) kaksi vaihdetta samanaikaisesti kytkettynä (= vapautettavan vaihteen pakkapaine pienentyy nopeasti ja kytkytyvän vaihteen pakkapaine kasvaa nopeasti).
Veto ei keskeydy vaihtoaikana (=Power Shift), mutta toisaalta kumpikin pakka luistaa tällöin. Luistamattomia vaihdekytkimiä (kuten sakarakytkimiä) ja vain tasausaikana luistavia vaihdekytkimiä (kuten synkronikytkimet) ei siksi voi käyttää.

Opetin autoinsinöörioppilaille vuosikausia (ajoneuvojen) Tehonsiirtotekniikka -oppiainetta, Parempaa nimitystä näille vaihteistoille en löytänyt/keksinyt kuin muunninvaihteisto.
Eli jos on momenninmuunnin, sitä täydentää aina Power Shift kytkentäinen hammasvaihteisto,  automaatti tai ei-automaatti.

Suositukseni on siis MUUNNINVAIHTEISTO

Arkitodellisuudessa (tapaus Dv12) puhutaan ihan vaan vaihteistosta jossa 1. ja 2. vaihde toteutettu momentinmuuntimin ja 3. vaihde nestekytkimellä. Vaihteistosta puhuttaessa tarkoitetaan vain tätä osaa joten termi jättää suunnanvaihtolaatikon ja nopeusaluevaihteen ulkopuolelle.

Tuo nimitys hydraulinen vaihteisto on peräisin 60-luvulta. Ehkä siihen aikaan aikaan termistö ei ollut ihan ajan tasalla kuten nykyisin.

Voithin vaihteitot, varsinkin tämä noin 60 vuotta vanha ovat monimutkaisia, joten niille ei täsmällisesti kuvaavaa lyhyttä nimitystä ole.
Yksinkertaistettuna nimenä hydraulinen vaihteisto ymmärrettäisiin helposti nykyisin yleiseksi hydrostaattiseksi vaihteistoksi. Sitä Voith ei siis ole, vaan on hydrodynaaminen vaihteisto.

Nykyisin tavanomaisissa muunninvaihteistoissa on yksi momentinmuunnin ja pakkakytkimet.
Käsiteltävässä Voithin muunninvaihteistossa on tosiaan kaksi momentinmuunninta, nestekytkin ja hammasvaihteita, mutta ei pakkakytkimiä.
 

Käytin tehdessäni listaa KDh2 eli MaK yhtiön VR:lle vuokraaman 0-6-0Dh veturin teknisistä tiedoista.
Käytin planssia jonka olin tehnyt höyryveturikaavakkeen mukaan Move2 vetureille. Laitoin voimansiirron tiedoiksi:  47) Polttoaine      dieselöljy
                     Moottorin teho   400 hv, 294 kW  (380 / 750 kierrosta min)
                     Voimansiirto      Hydraulinen momentin muunnin  
                     Vaihteisto           Voith  L37Ua16
Tässä on ilmeisesti L37U on hydrauliikkaosa ja a16 on suunnanvaihdon ja nopeusalueen hammasratassysteemin nimi.
Oheisessa kuvassa "mekaaninen osa"  Voith-Geräte laitetta.

Ehdotus tälle veturityypille :    Voimansiirto      Hydrodynaaminen vaihteisto. (Hydraulinen
                                                                        momenninmuutin Voith  L37Ua16  ja
                                                                        suunnan- sekä nopeusalueen valinta).
                    
Sain hyviä vastauksia. Tässä kuitenkin nuo pakkakytkimet ollevat auto-tekniikkaa, jota tässä tapauksessa ei ole käytetty. En ymmärrä miksi se ei sopisi rautatiekäyttöön, mutta Dm10 vaihteisto ei toiminut kunnolla, olisi tässä sitten ollut syy ?           
Teinkin aamulla yöni nukuttua vielä yhden muutoksen. Erkki Nuution ehdotus hydrodynaamisesta vaihteistosta meni ohi ensimmäisellä luvulla.  Muutin voimansiirron ylläolevaksi. Tällöin sitä kait voi käyttää myös Dv12 ja Dr14 vetureille.

Tässä esimerkki havainnollisin leikkauspiirustuksin rautatiekäytössäkin olevasta muunninvaihteistosta, jonka muunnin- ja hammasvaihteisto-osat on koteloitu erilleen.
https://www.hitachi-nico.jp/en/products/land/pdf/r_04.pdf

Muunnin on yksinkertaisuutensa ansiosta nykyisin hallitsevaa Trilok-tyyppiä.
Hammasvaihteistossa on pakka- eli monilevykytkimet (power shift). Niitä vastaavia
vaihteita tosin on vain suunnalle sekä nopeusalueelle (hidas ja nopea).

70-luvulla olisi muutamassa viikossa voitu murjasta noin 250 kW:n R6 dieselmoottori ja noin 3-vaihteinen Power Shift -muunninvaihteisto sekä tehokkaammat pyöräjarrut lättään.
Kiihtyvyys olisi parantunut kolminkertaisesti. Radat olivat jo silloin parantuneet kantavuudeltaan ja ehkä kunnoltaankin 50-lukuun verrattuna niin, että lättään olisi kyllä pysynyt raiteilla.
Silloin VR:n toimenpiteet kuitenkin tavoittelivat paikallisliikenteen tappamista muualta kuin pääkaupunkiseudulta.

Täydellinen hydraulivaihteisto totteli aikoinaan nimeä hydrostaattinen vaihteisto, jossa ei siis ole niin mitään mekaanista yhteyttä voiman tuottajan ja käyttäjän välillä. Käyttösovelluksena vaikkapa Wille-kiinteistötraktorit.

Mehumaateissa voimapuoli kytketään tavalla tai toisella käyttäjään mekaanisesti. Volvo L50 ja suuremmat, suurin osa henkilöautojen automaateista. Hydrauliikka pehmentää vaihtamistapahtumaa ja lisää vääntömomenttia ryömintänopeuksilla.

En ryhdy tarjoamaan Oikeaa Nimitystä (TM) tähän asiaan, mutta muutama näkökohta menneiltä vuosikymmeniltä ja niiden aikana saamistani kokemuksista: Kulkuneuvojen voimansiirtojärjestelmissä esiintyi ainakin seuraavanlaisia vaihtoehtoja, joissa hydraulisen vedon osuus oli tietenkin vaihteleva: 1) Hydraulis-mekaaninen vaihteisto: tavallisin vaihtoehto pitkään autojen (myös rautatiemoottorivaunujen) automaattivaihteistoissa, joissa kaiken kaikkiaan pieni osa vedosta tapahtui momentinmuuntimen kautta siten, että tapahtui luistoa. Huomattava osa vedosta kaiken kaikkiaan hoitui mekaanisen yhteyden puitteissa ilman tehohäviötä. 2) "Hydraulinen vaihteisto": Esim. Deeverin ja Vempun (ei Vr11) vaihteistot, joissa käytettiin momentinmuuntimia ja nestekytkintä. Luistoa ja tehohäviötä esiintyi periaatteessa koko ajan. Moottorin kierrokset eivät olleet juurikaan sidottuja ajonopeuteen. 3) Hydrostaattinen voimansiirto: Päämoottori pyörittää pumppua, joka aikaansaa virtauksen voimansiirtoletkuissa / -putkissa. Virtaava neste johdetaan vetävien pyörien läheisyyteen, missä nestemoottorien avulla veto siirretään vetävälle akselille / pyörille. Tämä on ollut yleinen sovellus tosiaan erilaisissa työkoneissa, mutta jopa Scania / DAB -palvelubusseissa. Luistoa on koko ajan ja hyötysuhde kehno. Veto on myös viiveellistä, eli "kuminauhakiihdytyksen" sisältävää.

Yllä oleva jaottelu on koko lailla karkea, mutta suuntaa-antava. Kohdan 1 hydraulis-mekaanisia automaatteja on ollut eri aikoina todella monenlaisia ja monenlaisilla ominaisuuksilla. Mitä uudemmista vaihteistoista on kysymys, sitä parempi hyötysuhde niissä on eli mahdollisimman vähän luistoa tehohäviöineen. Moottorin tuottama liike-energia on tietenkin tarpeen saada siirrettyä liikennevälineen liikuttamiseen, ei hydrauliöljyn lämmittämiseen. Valitettavasti jälkimmäistä on esiintynyt tarpeettoman suuressa laajuudessa varsinkin vanhanaikaisissa automaateissa.

Nähdäkseni veturin hydrodynaaminen voimansiirto toteutetaan hydraulisella vaihteistolla eli virtausvaihteistolla. Eli hydraulinen vaihteisto on osa hydraulista voimansiirtoa. Osakokonaisuuksien sisällöt ja niiden yhdistelyhän poikkeaa toisistaan eri sukupolvien välillä ainakin niin, että esim. Dv15-16 -sarjoissa on erikseen vaihteisto, ja erikseen ns. suuntalaatikko, kun taas Dv12-sarjassa nämä kaikki on integroitu vaihteiston osaksi.

Käyttäisin siis termejä hydraulinen vaihteisto ja hydraulinen voimansiirto. Toimintaperiaatetta voidaan tarkentaa puhumalla hydrodynaamisesta vaihteistosta tai voimansiirrosta, jotta saadaan selvä ero hydrostaattisiin eli nestepaineella toimiviin järjestelmiin.

Hydraulismekaaninen onkin visaisempi termi: asiassa lienee kaksi koulukuntaa, joista toisen mielestä vaihteisto on hydraulismekaaninen vain silloin, jos esim. suora vaihde on täysin mekaaninen ilman, että voimansiirtoketjussa on mukana lainkaan momentinmuunninta tai edes nestekytkintä vrt. Dv12; toisaalta esim. Dm7 voimansiirto on tunnetusti mekaaninen, vaikka siinä on nestekytkin eli virtauskytkin välittämässä voimaa. Edelleen: Dm8-9 on hydraulismekaaninen, koska nelosvaihteella välitys on täysin mekaaninen.

Sitten se toinen koulukunta on sitä mieltä, että hydraulismekaanisella käsitetään sitä, että ensin on yksi momentinmuunnin, ja sen perässä mekaanisesti vaihdettavia välityksiä tyyliin Dm8-9 ja Hr 11.

Rajanveto on vähintäänkin vaikeaa. Käsittääkseni DSB:n IC3-junan voimansiirtoa sanotaankin peräti mekaaniseksi, vaikka siinä on käsittääkseni momentinmuunnin, jonka jälkeen on (planeetta)vaihteisto; vastaava järjestely DB:n VT98:ssa ilmoitetaan hydrauliseksi.

Katsantokanta- ja koulukuntakysymys.

Toimiva ja suositeltava nimityskäytäntö on :
a/ Hydrostaattinen tehonsiirto (VOIMAA ei vaihteistoilla siirretä, vaan tehoa, eli vääntömomenttia ja pyörimisnopeutta). Sen toimintaa voi kutsua hydrauliseksi tehonsiirroksi, vaikka senkin loppupäässä on yleensä mekaaninen vaihde.

b/ Hydrodynaaminen tehonsiirto. Siihen kuuluvaa vaihteistoa on tarkoituksenmukaista kutsua muunninvaihteistoksi. Muunninvaihteistoon kuuluu aina momentinmuuntimen lisäksi mekaanisia vaihteita. 
Yleisin ja yksinkertaisin momentinmuuntimen tyyppi on Trilok. Siinä suuntakytkin lukitsee automaattisesti reaktiopyörän kun luisto on pienentynyt. Koska jäljelle jää vain pumppu- ja turbiinipyörä, on muunnin muuttunut samalla nestekytkimeksi (= momentin muuntosuhteeksi tulee yksi). Usein vielä lukitaan pumppu- ja turpiinipyörä keskenään, jolloin luistokin loppuu.