Kolej     |     Tramwaje     |     Metro     |     Mapa sieci trakcyjnej     |     Symulator tramwaju NGT6

Autor     |     Strona     |     Kontakt     |     Fotorelacje     |     Książka Gości    


Kolej

Powrót

Rodzaje podwozi i wózki

Węzły łożyskowe - prowadzenie zestawów kołowych

Zestaw kołowy zamontowany jest to ramy wózka (pojazdy wózkowe) lub nadwozia pojazdu (pojazdy ostojnicowe) poprzez dwa węzły łożyskowe. Każdy z węzłów łożyskowych składa się z:
a) kadłuba łożyskowego z łożyskiem osi,
b) układu prowadzenia zestawu kołowego,
c) usprężynowania I stopnia (więzów sprężystych).

Powyższe zespoły odpowiadają za prawidłową współpracę zestawów kołowych z torem oraz za przenoszenie sił trakcyjnych z zestawów kołowych na ramę wózka, a w pojazdach ostojnicowych z zestawów kołowych bezpośrednio na na nadwozie.


1) Łożyska główne (maźnice)
Łożysko główne zestawu kołowego zwane też potocznie maźnicą (nazwa pochodzi o czasów stosowania łożysk ślizgowych) to podzespół, w którego skład wchodzą łożyska toczne (dawniej: ślizgowe) osadzone na czopach łożyskowych osi oraz kadłub (korpus) maźnicy, w którym te łożyska są osadzone. Kształt kadłuba łożyska jest zależny oraz rodzaju zastosowanego prowadzenia zestawu kołowego względem ramy wózka, czy w pojazdach ostojnicowych względem ostoi pojazdu oraz od typu zastosowanego usprężynowania I-ego stopnia.

Łożyska toczne to łożyska w których pomiędzy dwoma pierścieniami znajdują się elementy toczne w kształcie kulek, walców lub baryłek.
Pierścień wewnętrzny osadzony jest na czopie łożyskowym osi, a pierścień zewnętrzny osadzony jest w kadłubie łożyska. Pomiędzy pierścieniami mieszczą się wymienione wcześniej elementy toczne łożyska.
W taborze kolejowym stosuje się najczęściej łożyska toczne walcowe lub baryłkowe.
Cechą pierwszego typu łożysk jest ich rozłączność, czyli możliwość montażu i demontażu. Ich budowa zapewnia też luz, dzięki któremu istnieje możliwość przesuwu poprzecznego zestawu kołowego względem korpusów maźnic. W pojazdach przeznaczonych do dużych prędkości łożyska walcowe mogą być wspomagane łożyskami kulowymi przeznaczonymi do przenoszenia wyłącznie obciążeń osiowych.
Łożyska baryłkowe natomiast nie są demontowalne i nie zapewniają luzu poprzecznego - przenoszą obciążenia promieniowe i osiowe.

Kliknij aby powiększyć  Łożyska toczne (wiodk bez pierścienia wewnętrznego)


Łożyska ślizgowe były stosowane w starszego typu pojazdach. W parowozach, czy też wagonach stosowane były takie łożyska ze smarowaniem panewek z użyciem knotów i poduszek smarowych (maźnic).
Łożyska ślizgowe są wykorzystywane również np. w zawieszeniu silnika trakcyjnego na osi zestawu kołowego (tzw. zawieszenie "za nos" - system tramwajowy).


Kadłuby łożysk tocznych są to elementy wykonane najczęściej jako odlewy staliwne, a ich kształt, jak było wspomniane, jest zależny od zastosowanego w danym pojeździe rodzaju prowadzenia i usprężynowania zestawów kołowych.
Wewnątrz cylindrycznej części kadłuba osadzane są łożyska łożyska (zespoły łożysk), a przestrzenie wolne między częściami tocznymi łożysk oraz wolną przestrzeń w kadłubie wypełnia się smarem stałym lub ciekłym (przy prędkościach pow. 200 km/h).
Od zewnątrz kadłuby łożysk osłania się uszczelnionymi pokrywami, które zabezpieczają przed przedostawaniem się zanieczyszczeń do łożyska oraz przed wypływaniem smaru z łożyska na zewnątrz.
Ilość smaru musi być szczegółowo dobrana - zbyt duża jego ilość prowadzi do przegrzewania się łożysk.
Smar musi być też w odpowiednich odstępach czasu uzupełniany i wymieniany.

Kliknij aby powiększyć 
Czop łożyskowy osi



Kliknij aby powiększyć 
Pierścień labiryntowy i pierścienie wewnętrzne łożysk na czopie osi (opis na pow.)



Kliknij aby powiększyć 
Łożyska toczne na czopie łożyskowym (opis na pow.)



Kliknij aby powiększyć 
Przykładowy kadłub łożyskowy



Kliknij aby powiększyć  Kliknij aby powiększyć 
Przykładowe kompletne kadłuby łożysk na czopach osi



Kliknij aby powiększyć 
Łożysko główne z prowadzeniem metalowo-gumowym (opis na pow.)


Kliknij aby powiększyć  Łożyska toczne w kadłubie łożyska - widok po zdjęciu pokrywy (opis na pow.)


Do kadłubów łożysk może być montowane dodatkowe wyposażenie takie jak: czujniki prędkości, czujniki pomiarowe temperatury łożysk, czy też styki uziemiające (tzw. szczotki osiowe), realizujące uszynienienie taboru i przekazywanie prądów powrotnych z elektrycznych pojazdów trakcyjnych do szyn.

Kliknij aby powiększyć  Łożysko główne z czujnikiem temperatury łożysk

Kliknij aby powiększyć  Łożysko główne z czujnikiem prędkości

Kliknij aby powiększyć  Łożyska główne ze stykami uszyniającymi i czujnikami temperatury łożysk


Kliknij aby powiększyć  Styk uszyniający (szczotka osiowa) na kadłubie łożyska






2) Układy prowadzenia zestawów kołowych
Rozróżnia się trzy grupy układów prowadzeń zestawów kołowych :
- prowadzenia sztywne,
- prowadzenia luzowe,
- prowadzenia bezluzowe.


a) PROWADZENIA SZTYWNE
Pierwszym opracowanym na początku istnienia kolei sposobem prowadzenia zestawu było sztywne prowadzenie zestawów kołowych. Ze względu na sztywne połączenie ramy wózka z kadłubem łożyska, wszystkie drgania pochodzące od współpracy między kołami, a szynami są przenoszone na ramę wózka. Brak elementów sprężystych powoduje, że przy tym rodzaju prowadzenia zestawów nie występuje pierwszy stopień usprężynowania.
Maksymalna prędkość eksploatacyjna w omówionym rozwiązaniu nie powinna przekraczać 100 km/h.
Sztywne prowadzenie zestawów kołowych można spotkać w wagonach towarowych, najczęściej w Rosji i USA.

Kliknij aby powiększyć 
Prowadzenia sztywne - schemat (opis na powiększeniu)





b) PROWADZENIA LUZOWE:
W prowadzeniach luzowych możliwe jest przemieszczanie się korpusów łożysk osiowych względem ramy wózka (pojazdy wózkowe), czy nadwozia pojazdu (pojazdy ostojnicowe). Możliwość przemieszczania się umożliwiają luzy pomiędzy tymi elementami. Prowadzenia takie cechują się znaczącym zużyciem ciernym współpracujących ze sobą obiektów.

Prowadzenie widłowe
Widłowe prowadzenie to proste konstrukcyjnie rozwiązanie w ukąłdzie biegowym pojazdu. W pojazdach ostojnicowych stosowano widły maźnicze w formie prowadnic wykonanych jako wykroje w blachownicach z płaskimi stalowymi wykładzinami ślizgowymi. W pojazdach wózkowych z ramami o skrzynkowej konstrukcji, stosowano spawane do podłużnic ramy wózka prowadnice z wykładzinami ślizgowymi, z trudnościeralnej stali. Do kadłubów łożysk osiowych zamontowane są ślizgi, które współpracują ciernie z wykładzinami. Konieczne luzy pomiędzy elementami ślizgowymi i ich współpraca cierna powodują powstanie zużyć i konieczność okresowej wymiany tych części ślizgowych. Luzy wzdłużne pomiędzy powierzchniami ślizgowymi wynoszą 1,5 - 3 mm i mogą się powiększyć w miarę eksploatacji do 6 mm. Wymiar dla luzów poprzecznych wynosi 0,8 - 1,4 mm i 4,5 mm przy maksymalnym zużyciu. Luzy wpływają niekorzystnie na prowadzenie zestawu kołowego szczególnie gdy zwiększają się na skutek zużycia.
Prowadzenie widłowe może być, jednostronne, dwustronne lub kątowe. Ten typ prowadzenia nie jest stosowany w obecnie produkowanych pojazdach.

Kliknij aby powiększyć 
Prowadzenie widłowe - schemat (opis na powiększeniu)



Powyższy układ prowadzenia jest bardzo prosty w budowie. Największą jego wadą jest występujące mimo smarowania, zużycie cierne współpracujących ze sobą elementów przez co pogorszone zostają własności biegowe pojazdu. W zakresie uspreżynowania przy prowadzeniu widłowym w starszych pojazdach stosowane były resory piórowe, a w nowszych konstrukcjach sprężyny stalowe naciskowe.

Kliknij aby powiększyć  Przykładowe prowadzenie widłowe - wagon ostojnicowy (opis na pow.)

Kliknij aby powiększyć  Przykładowe prowadzenie widłowe - lokomotywa wózkowa (opis na pow.)

Kliknij aby powiększyć  Przykładowe prowadzenie widłowe - wagon towarowy wózkowy (opis na pow.)

Kliknij aby powiększyć  Kliknij aby powiększyć 
Przykładowe prowadnice widłowe z wykładzinami ślizgowymi



Kliknij aby powiększyć  Przykładowa wykładzina ślizgowa w prowadnicy ramy wózka (opis na pow.)

Kliknij aby powiększyć  Wykładziny ślizgowe i ślizgi kadłuba osiowego







c) PROWADZENIA BEZLUZOWE
Prowadzenia bezluzowe to takie typy prowadzeń zestawów kołowych, w których podatność węzła łożyskowego jest zapewniona bez stosowania luzów pomiędzy kadłubem łożysk, a ramą wózka (pojazdy wózkowe), czy konstrukcją ramy nadwozia (pojazdy ostojnicowe). Wprowadzenie takich rozwiązań konstrukcyjnych było możliwe dzięki rozwojowi technologii tworzyw sztucznych w zakresie elementów gumowych, dzięki którym zapewniona jest odpowiednia podatność tych węzłów.


Prowadzenie kolumnowe
Prowadzenie kolumnowe polega na zastosowaniu kolumn prowadzących przebiegających przez środek sprężyn pierwszego stopnia usprężynowania.
W zasadniczym rozwiązaniu kolumny przymocowane do podłużnic ramy wózka poruszają się w cylindrach osadzonych podatnie poprzez pierścienie gumowe w gniazdach kadłuba łożyska. Pomiędzy kolumną a cylindrem stosowane jest smarowanie w celu ograniczenia tarcia. Takie rozwiązanie zapewnia możliwość ruchów pionowych kadłuba łożyska względem ramy wózka zgodnie z pracą sprężyn pierwszego stopnia usprężynowania. Podatność wzdłużna i poprzeczna układu zapewniona jest dzięki wspomnianemu wcześniej pierścieniowi gumowemu cylindra osadzonemu w gnieździe kadłuba łożyska.
System ten daje dużą sztywność w płaszczyźnie poziomej, a zużycie cierne elementów prowadzenia jest niewielkie.
Omawiane rozwiązanie można spotkać miedzy innymi w wagonach pasażerskich.

Kliknij aby powiększyć 
Prowadzenie kolumnowe - klasyczne - schemat (opis na powiększeniu)


Kliknij aby powiększyć 
Przykładowe prowadzenie kolumnowe - wagon pasażerski (opis na pow.)



Kliknij aby powiększyć 
Kolumna przymocowana do podłużnicy ramy wózka



Kliknij aby powiększyć 
Przykładowe prowadzenie kolumnowe - EZT (opis na pow.)



Istnieje wiele odmian prowadzenia kolumnowego. Jedno z nich, z zastosowaniem pierścieniowych sprężyn metalowo-gumowych, zastosowano na przykład we francuskich składach TGV.

Kliknij aby powiększyć 
Prowadzenie kolumnowe w składach TGV (opis na pow.)



W składach ICE 2 kolei DB zastosowano aktywne prowadzenie kolumnowe zestawów kołowych z hydrauliczną regulacją sztywności węzła łożyskowego. Sztywność węzła jest zależna od prędkości jazdy - im wyższa prędkość tym sztywniejsze prowadzenie (system RHC).




Prowadzenie taśmowe
Prowadzenie taśmowe to rozwiązanie, w którym prowadzenie realizowane jest przez sprężyste cięgna (taśmy) zamontowane pomiędzy podłużnicami ram wózków, a kadłubami łożyskowymi. Mogą występować układzie jednostronnym (pojedynczym lub podwójnym) lub dwustronnym. Cięgła (taśmy) dzięki swojej sprężystości zapewnia ruchy pionowe zgodne z pracą sprężyn pierwszego stopnia usprężynowania. Podatność poprzeczna układu jest realizowana przez płaskie wkładki lub tuleje gumowe w miejscach mocowania cięgien (taśm) prowadzących. W prowadzeniu tym nie występuje zużycie cierne.
Omówione rozwiązanie występuje głównie w wózkach tocznych, gdyż zastosowane cięgna nie są przystosowane do przenoszenia dużych sił pociągowych i hamulcowych, jakie występują w pojazdach trakcyjnych. Wyjątek stanowią lekkie pojazdy trakcyjne o małej mocy, gdzie siły pociągowe są nieduże.

Kliknij aby powiększyć 
Prowadzenia taśmowe - schemat (opis na powiększeniu)



Kliknij aby powiększyć  Przykładowe prowadzenie taśmowe dwustronne - SZT (opis na pow.)

Kliknij aby powiększyć  Przykładowe prowadzenie taśmowe jednostronne - wagon (opis na pow.)





Prowadzenie wahaczowe
Kolejnym przykładem prowadzenia, w którym nie występuje zużycie cierne jest prowadzenie wahaczowe. Ramię wahacza może być odlane ze staliwa wraz z cylindryczną częścią kadłuba łożyska osiowego lub do niej przyspawane, stanowiąc tym samym jeden sztywny komponent.
Zastosowane w tym rozwiązaniu mocowanie wahacza do podłużnicy ramy wózka przez sworzeń z elementem gumowym, zapewnia odpowiednią podatność poprzeczną i wzdłużną.
Ten typ prowadzenia jest bardzo często stosowany we współczesnych konstrukcjach podwozi pojazdów wózkowych i ostojnicowych (zarówno pojazdów trakcyjnych jak i wagonów).
Cechuje je możliwość przenoszenia znacznych sił trakcyjnych,a podatność przegubu mocującego wahacz umożliwia skrętność zestawu kołowego w płaszczyźnie poziomej, co poprawia aspekty współpracy kół z szynami toru w momencie nabiegania koła na szynę przy jeździe po łuku.

Kliknij aby powiększyć 
Prowadzenia wahaczowe - schemat (opis na powiększeniu)


Kliknij aby powiększyć  Przykładowe prowadzenie wahaczowe - EZT (opis na pow.)


Rzadko stosowaną odmianą omawianego układu jest prowadzenie wahaczowe kątowe, które można spotkać na przykład w wagonach restauracyjnych, czy też w wózkach napędnych zespołów trakcyjnych (nie występuje w lokomotywach). W związku z tym, że wagony restauracyjne są cięższe od typowych pasażerskich zastosowanie w nich klasycznego prowadzenia wahaczowego spowodowałoby obniżenie poziomu linii zderzaków, gdyż pionowo usytuowane sprężyny I-ego stopnia usprężynowania mogłoby okazać się zbyt krótkie by "unieść" i zapewnić prawidłowe parametry dynamiczne jazdy cięższego pojazdu. Zastosowanie wyższych sprężyn pionowych wymagałoby z kolei większej ilości miejsca poprzez np. podniesienie nadwozia pojazdu.
Z tych powodów sprężyny pierwszego stopnia usprężynowania usytuowano poziomo zyskując dla nich więcej przestrzeni, bez wpływu na wysokość oparcia nadwozia.
Wahaczowe kątowe prowadzenie zestawów kołowych korzystnie przenosi siły dynamiczne na ramę wózka.

Kliknij aby powiększyć  Przykładowe prowadzenie wahaczowe - kątowe - SZT (opis na pow.)





Prowadzenie cięgnowe
Prowadzenie cięgnowe to typ prowadzenia wykorzystywany głównie w lokomotywach, umożliwiający przenoszenie dużych sił pociągowych.
Stosuje się układy jednocięgnowe oraz dwucięgnowe (lemniskatowe) typu Alsthom.
Cięgna zwane też prowadnikami łączące kadłuby maźnic z ramą wózka zakończone są łbami okrągłymi. Łby te wyposażone w tuleje metalowo-gumowe są osadzone na sworzniach, które łączą je ze kadłubami łożysk i wspornikami podłużnic ramy wózka (pojazdy wózkowe) i ramy nadwozia (pojazdy ostojnicowe)
Tuleje metalowo gumowe w łbach cięgien zapewniają odpowiednią podatność poprzeczną i podłużną węzła łożyskowego oraz zapewniają też podatność układu w płaszczyźnie pionowej zgodnie z pracą pierwszego stopnia usprężynowania.

Kliknij aby powiększyć 
Prowadzenia cięgnowe - schemat (opis na powiększeniu)



Kliknij aby powiększyć  Przykładowe prowadzenie jednociegnowe - lokomotywa (opis na pow.)


W układzie jednocięgnowym można spotkać pewną odmianę cięgien (poradników) w postaci tzw. cięgien trójpunktowych. Takie rozwiązanie zapewnia inną charakterystykę podatności poprzecznej i wzdłużnej w porównaniu do kalasycznego cięgła dwupunktowego.

Kliknij aby powiększyć  Cięgno trójpunktowe - lokomotywa (opis na pow.)


Kliknij aby powiększyć  Przykładowe prowadzenie dwucięgnowe (lemniskatowe typu Alsthom) - lokomotywa (opis na pow.)


Poniżej przykład prowadzenia cięgnowego zastosowanego w lokomotywie ostojnicowej.

  Prowadzenie jednocięgnowe w lokomotywie ostojnicowej




Prowadzenie metalowo-gumowe
Jednym z najnowszych rozwiązań stosowanych zarówno w taborze kolejowym jaki tramwajowym jest prowadzenie gumowe, które zapewnia prowadzenie i usprężynowanie bez dodatkowych elementów konstrukcyjnych. W jednym z rozwiązań sprężyna metalowo-gumowa w kształcie klinu osadzana jest pomiędzy odpowiednio ukształtowaną podłużnicą ramy wózka, a kadłubem łożyskowym. Dodatkowo konstrukcja sprężyny metalowo-gumowej klinowej (wkładki amortyzacyjnej) umożliwia dobór sztywności w trzech kierunkach, a podczas eksploatacji nie wymaga obsługi w zakresie regulacji.
W tym rozwiązaniu najczęściej wystarczające jest tłumienie własne (wewnętrzne) sprężyny - nie ma konieczności stosowania amortyzatorów hydraulicznych.
Omawiany układ prowadzenia nie jest przystosowany do przenoszenia dużych obciążeń trakcyjnych stąd rzadko spotykany jest w lokomotywach.

Kliknij aby powiększyć 
Prowadzenia gumowe-klinowe - schemat (opis na powiększeniu)



Kliknij aby powiększyć  Przykładowe prowadzenie metalowo-gumowe klinowe - EZT

Kliknij aby powiększyć  Przykładowe prowadzenie metalowo-gumowe klinowe - lokomotywa

Kliknij aby powiększyć  Sprężyna metalowo-gumowa klinowa


Innym przykładem prowadzenia metalowo-gumowego jest układ z zastosowaniem elementów metalowo - gumowych stożkowych, ktore są odpowiednio zwulkanizowane pomiędzy z trzpieniem mocującym kadłub łożsyka, a pierścieniem mocoującym element do podłużnic ramy wózka.

Kliknij aby powiększyć  Przykładowe prowadzenie metalowo-gumowe stożkowe - EZT

Kliknij aby powiększyć  Kliknij aby powiększyć  Kliknij aby powiększyć 
Elementy metalowo-gumowe stożkowe i kadłub łożsyka przygotowany do montażu na trzpieniach.







3) Usprężynowanie I stopnia
Usprężynowanie pierwszego stopnia stanowi filtr mechaniczny pomiędzy zestawm kołowym, a ramą wózka (pojazdy wózkowe) i ramą nadwozia (pojazdy ostojnicowe) poprzez zastosowanie pomiędzy tymi obiektami elementów sprężystych. Przykładowe lokalizacje sprężyn pierwszego stopnia usprężynowania wskazane zostały przy omawianiu układów prowadzeń zestawów kołowych.
Układ usprężynowania I stopnia odpowiada za:
- amortyzację drań przenoszonych przez zestaw kołowy,
- ograniczenie masy nieusprężynowanej przypadającej na zestawy kołowe,
- przenoszenie obciążeń pionowych pomiędzy zestawem kołowym i ramą wózka (pojazdy wózkowe) lub nadwoziem (pojazdy ostojnicowe),
- umożliwienie przemieszczania zestawów kołowych względem ramy wózka lub nadwozia w ramach ugięć elementów sprężystych układu.


Elementami sprężystymi w pierwszym stopniu usprężynowania są w starszych pojazdach sprężyny stalowe piórowe (resory), a w nowych konstrukcjach sprężyny śrubowe naciskowe (pojedyncze lub wielokrotne), sprężyny gumowe lub sprężyny metalowo - gumowe.

Jeżeli ramy wózków oparte są na łożsykach głównych poprzez niezależne dla każdego zestawu kołowego zespoły sprężyn to w pojeździe zastosowano indywidualne usprężynowanie zestawów kołowych.
Jeżeli natomiast sprężyny usprężynowania poszczególnych zestawów kołowych są powiązane między sobą np. wahaczami, to taki układ nazywamy usprężynowaniem sprzężonym. Rozwiązanie takie spotykane jest w starszego typu lokomotywach z wózkami trzyosiowymi (np. ET22, SM31).

Kliknij aby powiększyć  
Usprężynowanie I stopnia sprzężone (SM31)


W nowobudowanych pojazdach stosuje sie już wyłącznie usprężynowanie w formie indywidualnej.

Więcej informacji na temat usprężynowania znajduje się w dziale opisującym tematykę dynamiki jazdy.



Do początku strony



Powrót





Autor     |     Strona     |     Kontakt     |     Książka Gości    

©2004-2021 TRANSPORT SZYNOWY
www.transportszynowy.pl