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1 - RAPPEL DES PRINCIPES GÉNÉRAUX DE L’HYDRODYNAMIQUE

2 - TURBOTRANSMISSIONS POUR APPLICATION FERROVIAIRE

3 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : TRP3002 v1

Rappel des principes généraux de l’hydrodynamique
Transmissions hydrodynamiques

Auteur(s) : Rémy POCHON

Relu et validé le 14 déc. 2021

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RÉSUMÉ

Les transmissions hydrodynamiques sont basées sur les principes de la mécanique des fluides. L´énergie délivrée par le moteur diesel est transformée par une roue-pompe en énergie hydrocinétique, laquelle est ensuite reconvertie en énergie mécanique grâce à une roue-turbine. Leurs éléments de base sont le convertisseur de couple, le coupleur et le ralentisseur. Les atouts d’une telle transmission sont le coût de possession, la fiabilité, le rendement, la maintenance aisée ainsi que leurs implantations faciles dans les véhicules grâce à une puissance massique élevée. Les gammes et la puissance des turbo-transmissions développées correspondent aux différentes applications de matériel de traction diesel : autorails, locomotives de ligne et de manœuvre, matériel d´entretien des voies.

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ABSTRACT

Hydrodynamic Transmissions

Hydrodynamic transmissions are based on the principles governing the mechanics of fluids. The energy delivered by a diesel engine is transformed by a wheel-pump into hydrokinetic energy, in turn converted into mechanical energy through a turbine wheel. The basic elements of a hydrodynamic transmission are the torque converter, the coupling and the retarder. The major advantages of this transmission are low cost, reliability, high performance, easy maintenance and easy location in vehicles owing to its high power-to-weight ratio. Turbotransmission power ranges fit different applications of diesel traction equipment such as railcars, mainline and shunting locomotives, and track maintenance vehicles.

Auteur(s)

  • Rémy POCHON : Ingénieur ECAM - Anciennement directeur des ventes pour les turbotransmissions et les groupes propulseurs ferroviaires, Voith, Heidenheim, Allemagne

INTRODUCTION

La traction ferroviaire autonome comprend, à partir du moteur diesel, trois types de transmission du couple moteur aux essieux :

  • transmission mécanique à l’aide de plusieurs étages de couples d’engrenages, c’est la boîte de vitesse, très répandue en automobile ;

  • transmission électrique avec un générateur entraîné par le moteur diesel et alimentant les moteurs de traction entraînant les essieux ;

  • transmission hydrodynamique, intermédiaire entre le moteur diesel et les essieux.

Cette dernière reprenant les principes inventés en 1905, et dont la première réalisation ferroviaire fut en 1932, offre actuellement des gammes de produits adaptés à pratiquement tous les types de véhicules diesels, même pour les très hautes puissances.

Le rappel des lois fondamentales et des principes de l’hydrodynamique ainsi que la constitution des convertisseurs de couple, des coupleurs et des ralentisseurs, fait l’objet de la première partie.

La seconde partie analyse les principales applications pour le matériel moteur ferroviaire : autorails, automoteurs et locomotives.

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KEYWORDS

Railway transportation   |   hydraulic transmission   |   diesel engine

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-trp3002


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1. Rappel des principes généraux de l’hydrodynamique

Dans les transmissions hydrodynamiques, l’énergie délivrée par le moteur diesel est modifiée dans ses caractéristiques et est transmise à nouveau sous forme mécanique par l’intermédiaire de circuits hydrauliques. Ceux-ci travaillent conformément aux lois de la dynamique des fluides.

En raison des forts débits et des grandes vitesses d’écoulement dans les circuits, donc de la concentration d’énergie importante, le régime du fluide est du type turbulent.

Pour une meilleure compréhension et une plus grande simplification, on considérera que les fluides utilisés sont parfaits (bien qu’on utilise en général de l’huile minérale ou synthétique), c’est-à-dire incompressibles et sans viscosité (sans perte de charge) et sans conductivité thermique.

1.1 Rappel des lois fondamentales

HAUT DE PAGE

1.1.1 Première loi de Newton ou principe de l’inertie

L’énoncé original de la première loi du mouvement est le suivant (publiée en 1687) :

« Tout corps persévère dans l’état de repos ou de mouvement uniforme en ligne droite dans lequel il se trouve, à moins que quelque force n’agisse sur lui, et ne le contraigne à changer d’état ».

Dans la formulation moderne de la loi, on parle de mouvement rectiligne uniforme, et on remplace la notion de force (unique) par celle, plus générale, de résultante des forces appliquées sur le corps. Autrement dit, s’il n’y a pas de force qui s’exerce sur un corps (corps isolé), ou si la somme des forces (ou force résultante) s’exerçant sur lui est égale au vecteur nul (corps pseudo-isolé), la direction et la norme de sa vitesse ne changent pas ou, ce qui revient au même, son accélération est nulle.

HAUT DE PAGE

1.1.2 Deuxième loi de Newton – principe fondamental de la dynamique

Soit un corps de masse m constante, l’accélération subie par un corps dans un référentiel galiléen est proportionnelle...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - PAETZOLD (W.) -   The hydrodynamic fundamentals of the Voith turbotransmissions.  -  Imprimé de la société Voith, n° G (1961e).

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