T. Piechowiak 4 Podwozie, wózek

1 / 17

WYMAGANIA KONSTRUKCJI WÓZKÓW

Wózki są elementami pojazdu łączącymi pudło z zestawami kołowymi i grupującymi te zestawy
kołowe. Wózki pojazdów trakcyjnych dzieli się na napędne i toczne. Wózki toczne tym różnią się
od na-pędnych, że nie mają układów napędowych napędzających zestawy kołowe. Wózki mogą
być jedno, dwu, trzyosiowe, a rzadko wieloosiowe.
Na kolejach europejskich rozpowszechnionych jest wiele typów wózków. Zadaniami wózków
tocznych i napędnych są:
— przeniesienie i równomierne rozłożenie na zestawy kołowe masy nadwozia za pośrednic-
twem niesprężystych lub sprężystych elementów oparcia,
— prowadzenie pojazdu po torze prostym lub łukowym z zachowaniem wymaganych wa-
runków bezpieczeństwa jazdy przy najwyższych dopuszczalnych prędkościach i odpo-
wiedniego stopnia spokojności biegu,
— przeniesienie z zestawów kołowych na ramy wózków oraz na urządzenia sprzęgowe sił
hamujących, a w wózkach napędnych sił pociągowych lub sił hamujących w sposób za-
pewniający możliwie pełne wykorzystanie masy napędnej pojazdu.
— zapewnienie wymaganego komfortu jazdy pojazdów pasażerskich dla wszystkich prze-
widywanych warunków ruchowych.
Wózki są jednym z najważniejszych zespołów konstrukcyjnych pojazdu trakcyjnego. Właściwa
konstrukcja wózka i utrzymanie go w należytym stanie w eksploatacji wpływa w sposób zasadni-
czy na spokojność biegu pojazdu oraz na jego oddziaływanie na tor i bezpieczeństwo ruchu. Po-
mimo, że wartość wózków stanowi tylko niewielką część wartości wagonu, głównie one są
odpowiedzialne za właściwości biegowe i bezpieczeństwo jazdy całego wagonu.

T. Piechowiak 4 Podwozie, wózek

2 / 17

Typowa konstrukcja wózka pojazdu trakcyjnego składa się z:

- ramy (ostoi),
- zestawów kołowych tocznych lub napędnych z łożyskowaniem,
- układu prowadzenia wzdłużnego, poprzecznego i obrotu wózka
- układu usprężynowania
- układu napędowego:

- silnika trakcyjnego,
- przekładni, zawieszenia silnika i zawieszenia przekładni,

- układu hamulcowego,
- urządzeń specjalnych montowanych na wózkach, takich, jak:

• urządzenia smarujące,
• urządzenia przeciwpoślizgowe,
• urządzenia radialnego prowadzenia zestawów kołowych,
• układy sterowanego przechyłu pudła.

T. Piechowiak 4 Podwozie, wózek

3 / 17

W pojazdach szynowych wykorzystuje się:
- zestawy kołowe:

- obręczowe

- monoblokowe

- koła indywidualne

T. Piechowiak 4 Podwozie, wózek

4 / 17

Zalety w wady kół obręczowych i monoblokowych

Koła obręczowe były bardzo powszechne na wcześniejszym etapie rozwoju kolejnictwa.
Nominalnie winny wykazywać pozytywne cechy, ale posiadają też wady (posiadają większe naprężenia
wewnętrzne i mogą się zluzować) i nie stosuje się ich w nowoczesnym taborze.

Koła monoblokowe

Kształy tarcz mają duży wpływ na głośność toczących się kół.

T. Piechowiak 4 Podwozie, wózek

5 / 17

Koła sprężyste

Koło tramwaju 105 N

T. Piechowiak 4 Podwozie, wózek

6 / 17

Wózki na ogumionych kołach pojazdów metra paryskiego

Przykład wyjątkowy

Wózki na ogumionych kołach pojazdów metra, umożliwiają znaczne obniżenie poziomu hałasu.
Koła ogumione charakteryzuje większa przyczepność niż kół stalowych, dzięki czemu jest moż-
liwa realizacja dużych wartości przyśpieszeń podczas rozruchu i opóźnień hamowania (1,3-5-1,8
m/s

2

).

T. Piechowiak 4 Podwozie, wózek

7 / 17

Ułożyskowanie osi

Dawniej w taborze kolejowym jako łożyska osi stosowano łożyska ślizgowe, obecnie stosuje się łoży-
ska toczne. Podstawowe zalety łożysk tocznych w porównaniu z łożyskami ślizgowymi to:
- zmniejszenie oporów ruchu i podczas ruszania;
- nie przegrzewanie się łożysk przy zwiększonych prędkościach jazdy;
- zmniejszenie zakresu prac obsługi węzłów łożyskowych;
- zwiększenie trwałości.

Zespół składający się z kompletu łożysk wraz z ich obudową (kadłub, pokrywa, elementy uszczelniające)
tradycyjnie nazywany jest maźnicą.
Łożyska toczne mogą być walcowe, baryłkowe, stożkowe. Łożyska kulkowe wykorzystuje się jedynie
jako oporowe w kierunku poprzecznym.

T. Piechowiak 4 Podwozie, wózek

8 / 17

Przekrój maźnicy

T. Piechowiak 4 Podwozie, wózek

9 / 17

Ramy wózków

Współczesne ramy wózków pojazdów szynowych wykonuje się najczęściej z wyginanych pasów
blachy, spawane, tworzące zamknięte przekroje, przeważnie prostokątne

Przykłady ram nowoczesnych pojazdów

TGV

T. Piechowiak 4 Podwozie, wózek

10 / 17

ICE

Jak widać z rysunków, nowoczesne ramy mogą mieć różne kształty w zależności od konstrukcji
wózka.

T. Piechowiak 4 Podwozie, wózek

11 / 17

Prowadzenie zestawów kołowych w ramie

Prowadzeniem zestawów kołowych w ramie wózka nazywamy zespoły mające za zadanie łą-

czenie w płaszczyźnie poziomej obracającego się zestawu kołowego z ramą wózka lub ostoją wa-
gonu w celu:

- zapewnienie ruchliwości w kierunku pionowym,,

- przeniesienia sił wzdłużnych i momentu względem osi z między zestawem kołowym i ramą,

- zmniejszenie uderzeń poprzecznych zestawu kołowego na ramę,

- zapewnienie przechodzenia pojazdu przez łuki torowe z małymi siłami koła-szyny,

- uzyskania wystarczającej stabilności zestawu kołowego i wózka.

Ogólnie prowadzane zestawów kołowych dzieli się na:
- luzowe, głownie widłowe. Luz zarówno podłużny, jak i poprzeczny ma wartość do ponad 20

mm; pomimo luzu inne elementy zawieszenia dają zapewniają pewną początkową sztywność
prowadzenia.

- sztywne, w którym sztywność w kierunku wzdłużnym i poprzecznym jest jednakowa i znaczna,
- sprężyste, posiada odrębnie dobrane sztywności w kierunku wzdłużnym i poprzecznym w celu

uzyskania najlepszych właściwości biegowych,

- sprzężone wktórym nastepuje sprzężenie wzajemne między ruchem zestawów kołowych lub

między zestawami kołowymi i obrotem wózka lub pudła

T. Piechowiak 4 Podwozie, wózek

12 / 17

dodatek

Prowadzenie zestawów kołowych w ramie, a zużycie kół

Zużycie powierzchni tocznych kół zależy również od znacznie od sposobu prowadzenia zestawów
kołowych. Ilustrują to badania kolei szwajcarskich.

1 prowadzenie sztywne

2 prowadzenie sprężyste

3 sprzężenie diagonalne

4 prowadzenie sprzężone sterowane obrotem pudła

współczynnik
zużycia

promień łuku [m]

4

3

T. Piechowiak 4 Podwozie, wózek

13 / 17

Usprężynowanie

Są to elementy nadające podatność zawieszenia w kierunku pionowym, mają zasadniczy wpływ
na bezpieczeństwo, komfort lub jakość biegu
Usprężynowanie dzielimy na:
- usprężynowanie I stopnia między zestawami kołowymi, a ramą wózka
- usprężynowanie II stopnia między ramą wózka, a pudłem pojazdu

Stosowane w pojazdach szynowych typy usprężynowania:
- sprężyny piórowe,

- sprężyny śrubowe,

sprężyna śrubowa
II stopnia

sprężyna śrubowa
I stopnia

T. Piechowiak 4 Podwozie, wózek

14 / 17

- sprężyny pneumatyczne,









- sprężyny gumowe (daszkowe czyli Chevrona)

T. Piechowiak 4 Podwozie, wózek

15 / 17

Tłumiki drgań

W pojazdach szynowych tlumienie drgań jest nieodzowne. Standardowe tłumenie pojazdów szy-
nowych można podzielić:

- hydrauliczne
- cierne częściej spotykane w taborze towarowym
- (jako integralne tłumienie zawarte w elementach usprężynowania)
Typowe tłumiki hydrauliczne:

- pionowy I stopnia usprężynowania
- pionowy i poprzeczny II stopnia usprężynowania
- podłużne II stopnia (tłumiki wężykowania)

Tłumiki hydrauliczne mogą posiadać różne rozwiązania:

- z przepływem oleju przez tłok w jedną lub obie strony,
- sterowane elektrycznie
- o charakterystyce zmiennej w funkcji prędkości (charakterystyka załamana)
- o charakterystyce zmiennej w funkcji przemieszczenia (do wagonów towarowych)

T. Piechowiak 4 Podwozie, wózek

16 / 17

Tłumiki kolejowe na wózku

(firmy KONI)

1 - tłumik pionowy I stopnia usprężynowania
2 - tłumik pionowy II stopnia usprężynowania
3 - tłumik poprzeczny II stopnia usprężynowania
4 - tłumik wężykowana

T. Piechowiak 4 Podwozie, wózek

17 / 17

Przykład elementów wózka

Widok wózka z boku

sprężyna pneumatyczna