transportszynowy.pl

najobszerniejsze centrum wiedzy o transporcie szynowym po polsku

Podwozia, wózki i zestawy kołowe > Zestawy kołowe - budowa, układy prowadzenia i usprężynowania I stopnia

W tramwajach stosowane są dwa rodzaje zestawów kołowych: klasyczne zestawy kołowe (osiowe) oraz zestawy kołowe z kołami niezależnymi.
Zestawy kołowe mogą być:
a) toczne, gdy występują w pojeździe jako nienapędzane,
b) napędne jeżeli jest na nie przekazywany moment obrotowy z zespołów napędowych.

1) Klasyczne zestawy kołowe
Ten rodzaj zestawów kołowych stosowany jest od początku powstawania pojazdów tramwajowych i jest analogiczny do powszechnie stosowanych zestawów kołowych stosowanych w kolejnictwie. Zestaw kołowy taki składa się z dwóch kół jezdnych osadzonych na osi.


 
Schemat przykładowych klasycznych zestawów kołowych
A - oś
B - koła jezdne
X - zarys kadłubów łożysk osiowych
(maźnic)

 

  
Przykładowy klasyczny zestaw kołowy



Schemat zestawu kołowego typu KONSTAL


W zależności od przeznaczenia i zastosowanych rozwiązań na zestawach kołowych zamontowane mogą być elementy dodatkowe takie jak np. tarcze hamulcowe, koła zębate, czujniki prędkości, styki uszyniające, czy elementy mechanizmów napędowych.


Zestawy kołowe z tarczami hamulcowymi po zewnętrznej stronie kół jezdnych



Czujnik prędkości



Styk uszyniający i czujnik prędkości

 

Na powyższym schemacie oraz zdjęciach, na osiach zamontowane są kadłuby łożysk osiowych (maźnice), które służą do zabudowy zestawów w ramie wózka (prowadzenie i usprężynowanie).


Osie zestawów kołowych wykonywane są jako elementy monolityczne wytwarzane w technologii kucia swobodnego z wcześniej odpowiednio przygotowanych odlewanych wlewków stalowych. Osie stanowią zamocowanie dla kół jezdnych i ewentualnie dodatkowych elementów na nich montowanych.

   
Rozgrzany blok stali w piecu i kucie swobodne osi na prasie hydraulicznej



Schematy przykładowych osi
A - podpiaścia kół jezdnych
B - podpiaścia pod np. tarcze hamulcowe, koła zębate przekładni


Podpiaścia to miejsca przystosowane do zamontowanie na nich kół jezdnych i ewentualnie innych elementów dodatkowych. Koła jezdne montowane są na podpiaściach osi, na zimno przez zaprasowanie prasą hydrauliczną lub przez nasadzenie na stożkowe podpaście i zblokowanie klinem i nakrętką (opis w dalszej części).
 
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 przez napawanie, spawanie itp.

Opis kół znajduje się w dalszej części.

 

2) Zestawy kołowe z kołami niezależnymi (bezosiowe)
W tym rozwiązaniu koła nie są powiązane sztywną osią w wyniku czego obracają się niezależnie od siebie. Układy z kołami niezależnymi wyniknęły głównie z powodu zastosowania w przestrzeniach pasażerskich nowoczesnych tramwajów w pełni obniżonej, płaskiej podłogi. W przypadku układu niezależnych kół najceściej stosuje się się układy, w których koła zamontowane są z zastosowaniem tzw. osi wykorbionych (portalowych).

Osie wykorbione (portalowe) to specjalnie ukształtowane ramy wiążące ze sobą naprzeciwległe koła. Koła te nie są sprzężone mechanicznie – układ portalowy utrzymuje prawidłowy rozstaw kół, natomiast koła obracają się niezależnie względem siebie poprzez ich ułożyskowanie na trzpieniach
osi portalowych. Łożyska skośne zabudowane są w piaście koła i wymagają zapewnienia napięcia wstępnego.   



Schemat zestawu kołowego z kołami niezależnymi i osią wykorbioną (portalową)
A - oś wykorbiona
B - trzpień łożyskowania koła
C - zarys łożyska


 
 
Zestawy kołowe z kołami niezależnymi i osiami wykorbionymi

Osie wykorbione wykonywane są jako elementy monolityczne odlewane, kute matrycowo lub składają się z kilku części skręcanych ze sobą.


Można również spotkać rozwiązania w których koła są montowane na krótkich osiach łożyskowanych w kadłubach łożyskowych (maźnicach). Poniżej uproszczony schemat takiego rozwiązania.


Schemat układu z kolami montowanymi na krótkich osiach łożyskowanych w kadłubach łożyskowych (maźnicach)
A - oś krótka
B - koło jezdne
X - zarys kałduba z łożyskiem
Y - zarys przekładni napędowej z wałem drążonym

 


Poniższy schemat wskazuje podstawowe wymiary zestawów kołowych. Wymiary profilu kół omówione są w ramach opis u kół (czytaj dalej).


Główne wymiary zestawu kołowego
Ar - rozstaw kół (1385 mm dla zestawow normalnotorowych)
Sr - wartość prowadna
R - rozstaw okręgów tocznych
PT - płaszczyzna okręgu tocznego

W ramach pomiarów zestawów kołowych, poza pomiarami geometrycznymi zestawów i kół, wykonuje się również pomiary bicia osiowego powierzchni wewnętrznych obręczy kół w zestawie i bicia promieniowego w płaszczyźnie okręgu tocznego.

Poniżej znajdują się odnośniki do opisów: stosowanych w tramwajach kół, ich montażu na osiach oraz rozwiązań w zakresie prowadzenia i usprężynowania zestawów kołowych.

  Koła jezdne - budowa i utrzymanie


   Montaż kół na osiach

    Prowadzenie i usprężynowanie zestawów kołowych