Zestawy kołowe - budowa i eksploatacja > Osie zestawów kołowych

Osie zestawów kołowych wykonywane są w wariancie monolitycznym lub w odmianie drążonej mając w takim przypadku przekrój rurowy. Osie drążone stosuje się w celu redukcji masy komponentu, a więc i docelowo pojazdu.
Zasadniczo w pojazdach szynowych stosuje się osie monolityczne (pełne), które wykonywane są jako elementy kute z wcześniej odpowiednio przygotowanych odlewanych wlewków stalowych. Osie stanowią zamocowanie dla kół jezdnych i ewentualnie dodatkowych elementów montowanych na zestawach kołowych w zależności od ich przeznaczenia, takich jak koła zębate przekładni, elementy mechanizmów napędowych, tarcze hamulcowe, bębny hamulcowe itp.


Schemat osi monolitycznej (przekrój pełny)


Płaszczyzna czołowa osi monolitycznej z nakiełkiem i gwintowanymi otworami montażowymi



Schemat osi drążonej (przekrój rurowy)


 
Oś drążona


Poniżej zamieszczam ogólny opis najważniejszych etapów procesu technologicznego wytwarzania osi:

 
Wlewki stalowe do wytworzenia osi

 
Wlewka rozgrzana w piecu (temp. pow. 800 st. C)

 
Kucie matrycowe - nadanie zgrubnego kształtu osi

 
Odkuwka osi

Kolejnym krokiem wytwarzania osi jest obróbka cieplna poprzez wygrzanie w piecu o temperaturze ponad 850 st. C.

 
Wygrzewanie osi

Po wygrzaniu i wyjęciu z pieca osie pozostawia się do powolnego wystudzenia - tzw. normalizacji.

 
Odkuwki osi w trakcie stygnięcia

Na powyższym prawym zdjęciu widać wybite indywidualne numery odkuwek na czołowej płaszczyźnie osi.

Po wystudzeniu odkuwki przekazuje się ją na stanowisko obróbki mechanicznej.

 
Gotowe odkuwki osi

Tam najpierw wykonuje się nakiełki zgrubne w celu zamocowania odkuwki osi w kłach tokarki, a następnie wykonuje się pierwszy etap obróbki skrawaniem odkuwki nadając jej wstępny kształt osi. Następnie wykonywany jest finalny kształt nakiełków oraz wykonuje się obróbkę poprzez skrawanie do uzyskania końcowych wymiarów zgodnych z projektem dla konkretnego typu pojazdu. W czołowych płaszczyznach osi poza nakiełkami są też otwory gwintowane, do których w procesie maźnicowania (czyli montażu zestawu kołowego w podwoziu pojazdu), przykręca się pierścienie dociskowe łożysk osiowych. Płaszczyzny czołowe osi to również miejsca na wybicie oznaczeń wytwórczych.

   
Gotowe osie (opis na powiększeniu)


Osie na palecie transportowej zabezpieczone przed uszkodzeniami

   
Przykładowe oznaczenia wytwórcze na czopie łożyskowym osi

Dla usprawnienia identyfikacji gotowej osi na montuje się na jej obwodzie opaskę ze stosownymi danymi, analogicznymi jak na płaszczyźnie bocznej czopu łożyskowego.

   
Opaska z danymi identyfikacyjnymi


 
Schematy przykładowych osi
A - czop łożyskowy
B - podpiaście koła jezdnego
C - podpiaście dodatkowe (tu: tarcza hamulcowa)
D - podpiaście dodatkowe (tu: koło zębate przekładni napędowej)

Podpiaścia to pogrubienia osi przystosowane do zamontowanie na niej kół i ewentualnie innych elementów dodatkowych. Koła i inne elementy wyposażenia zakładane są na podpiaścia, osi na zimno przez zaprasowanie prasą hydrauliczną. Aby było możliwe uzyskanie prawidłowego, trwałego połączenia osi z montowanym komponentem potrzebna jest odpowiednia siła wcisku, którą osiąga się poprzez zastosowanie różnej średnicy podpiaści i piast elementów montowanych. Podpiaście ma średnicę o 0,17 - 0,2 mm większą od średnicy wewnętrznej piasty komponentu, który jest montowany na osi.

 
Podpiaście i czop łożyskowy (opis na powiększeniu)


Podpiaścia (tu: dla koła jezdnego i jarzma mechanizmu napędowego)

Dla zwiększenia trwałości osi, szczególnie w strefie podpiaść, które są narażone na uszkodzenia w procesie montażu / demontażu kół, niektórzy producenci stosują powłoki molibdenowe. Powłoka taka jest nakładana w formie natryskiwania cieplnego cienkiej warstwy molibdenu na powierzchnię osi. 
Osie zabezpiecza się natryskowo antykorozyjnymi powłokami ochronnymi z wyjątkiem stref podpiaść, oraz czopów łożyskowych. 

 
Nakiełek i otwory gwintowane w czopie łożyskowym (opis na 1 powiększeniu)



Tarcza zębata czujnika prędkości przykręcona do czopa łożyskowego osi

Czopy łożyskowe służą do zamocowania zestawu kołowego do podwozia pojazdu poprzez układ prowadzenia zestawu kołowego z wykorzystaniem łożysk głównych (osiowych).

Osie pod względem ewentualnych uszkodzeń bada się metodą defektoskopową, czyli tzw. metodą nieniszczącą z wykorzystaniem fal ultradźwiękowych. Badanie takie umożliwia wykrycie nieciągłości materiału, czyli wady materiału takie jak: wtrącenia, ubytki korozyjne, pustki, pęknięcia, odwarstwienia, łuski, szczeliny.
Niedopuszczalna jest naprawa osi zestawu kołowego poprzez napawanie, spawanie. W zakresie napraw stosuje się metodę obróbki skrawaniem (jeżeli wymiary osi na to pozwalają) oraz technologię molibdenowania strefy podpiaść.