3232323232

7-8/ 2000

tech

nika

Ryszard Maria Suwalski

Wzrost wymiany towarowej miêdzy Europ¹ i Azj¹stwarza korzystne warunki rozwoju przewozów ko-lejowych, ale jednoczeœnie stawia wysokie wyma-gania przed transportem kolejowym, szczególnie pre-destynowanym do przewozu du¿ych mas ³adunku nadu¿e odleg³oœci, charakterystyczne dla miêdzykonty-nentalnych korytarzy transportowych.

Jedn¹ z technicznych cech tych korytarzy jest zró¿nicowa-nie szerokoœci toru, co wi¹¿e siê z przewozem towarów potorach normalnej szerokoœci (1435 mm) i torach o zwiêk-szonej szerokoœci (1520 mm – m.in. £otwa, Litwa, Ukraina,Bia³oruœ, Rosja, Finlandia).

Cecha ta, niezbyt istotna przy nieznacznej wymianiemiêdzynarodowej, nabiera du¿ego znaczenia przy wzroœcietej wymiany, tworz¹c barierê i objawia siê w czynnikach:l ekonomicznym – koszty i czas przemieszczania pasa¿erów

i prze³adunku towarów,l jakoœciowym – gwarancja niezak³óconej podró¿y pasa¿e-

rów i dostawa ³adunków w nieuszkodzonym stanie,l ekologicznym – ochrona œrodowiska podczas prze³adun-

ku, w tym g³ównie prze³adunku substancji szkodliwychi niebezpiecznych,

l technologicznym – zajmowanie wielkich przestrzeniw punktach zmiany szerokoœci toru pod obiekty kolejowei wyposa¿enie w kosztowne urz¹dzenia prze³adunkowe,magazyny, transport i wybieranie wózków lub zestawówko³owych pod odpowiednie wagony itp.

Dokonuj¹c analizy ró¿nych, znanych systemów poko-nywania ró¿nicy szerokoœci torów, mo¿na stwierdziæ, ¿enieporównanie najkorzystniejsze wskaŸniki uzyskuje systemsamoczynnej zmiany rozstawu kó³, który jest systemem uni-wersalnym, przydatnym do bezpoœrednich przewozów pasa-¿erskich oraz przewozu w ruchu towarowym wszystkich ro-dzajów ³adunków. System ten likwiduje praktycznie granicemiêdzy pañstwami oraz niedogodnoœci dotychczasowychsystemów i szczególnie nadaje siê do przewozu ³adunków:l niebezpiecznych,

l ³atwo uszkadzaj¹cych siê przy prze³adunku,l zanieczyszczaj¹cych œrodowisko przy prze³adunku lub prze-

lewaniu,l z kosztownym mocowaniem lub zabezpieczeniem na czas

transportu,l ca³owagonowych w wagonach plombowanych,l przewo¿onych w szczególnym re¿imie czasowym.

Do realizacji przewozów towarowych i osobowychDo realizacji przewozów towarowych i osobowychDo realizacji przewozów towarowych i osobowychDo realizacji przewozów towarowych i osobowychDo realizacji przewozów towarowych i osobowychw systemie automatycznego ruchu przestawczego Pw systemie automatycznego ruchu przestawczego Pw systemie automatycznego ruchu przestawczego Pw systemie automatycznego ruchu przestawczego Pw systemie automatycznego ruchu przestawczego Pooooo-----znañskie Zak³ady Naprawcze Tznañskie Zak³ady Naprawcze Tznañskie Zak³ady Naprawcze Tznañskie Zak³ady Naprawcze Tznañskie Zak³ady Naprawcze Taboru Kaboru Kaboru Kaboru Kaboru Kolejowego wykolejowego wykolejowego wykolejowego wykolejowego wykooooo-----na³y wózki towarowe i osobowe oraz zestawy kna³y wózki towarowe i osobowe oraz zestawy kna³y wózki towarowe i osobowe oraz zestawy kna³y wózki towarowe i osobowe oraz zestawy kna³y wózki towarowe i osobowe oraz zestawy ko³oweo³oweo³oweo³oweo³oweo zmiennym rozstawie kó³ 1435/1520 mm.o zmiennym rozstawie kó³ 1435/1520 mm.o zmiennym rozstawie kó³ 1435/1520 mm.o zmiennym rozstawie kó³ 1435/1520 mm.o zmiennym rozstawie kó³ 1435/1520 mm.

Wózki towaroweWózki towarowe typu 4RS/N i 4RSa/N (rys. 1 i 2) wyposa-¿one s¹ w hamulec tarczowy i przeznaczone do wagonówtowarowych przystosowanych do jazdy z prêdkoœci¹ 100 km/hprzy obci¹¿eniu 22,5 t/oœ oraz 120 km/h przy obci¹¿eniu20 t/oœ [1].

Wózki wymiarowo spe³niaj¹ wymagania karty UIC 571-3i s³u¿¹ do automatycznego ruchu przestawczego z toru1435 mm na tor 1520 mm, i odwrotnie, przy u¿yciu toro-wego stanowiska przestawczego, umieszczonego na stykutorów.

Charakterystykê techniczn¹ wózków przedstawiono w ta-blicy 1.

Rama wózkRama wózkRama wózkRama wózkRama wózkaaaaaRama wózka konstrukcji spawanej sk³ada siê z nastêpuj¹-cych elementów:l 2 ostojnic,l 1 belki skrêtowej,l 2 czo³ownic,l 2 podwójnych wsporników stela¿y hamulcowych,l 4 prowadnic maŸnic.

Rama wózka jest przygotowana pod wzglêdem wytrzyma-³oœciowym do obci¹¿eñ wynikaj¹cych z nacisku 22,5 t/oœ.Elementy noœne ramy wykonano ze stali St4WD o wytrzy-ma³oœci na rozci¹ganie Rmmin = 440 MPa i granicy plastycz-noœci Remin = 275 MPa. ¯ebra i wsporniki o gruboœci do10 mm wykonano ze stali St4SCu o wytrzyma³oœci na roz-ci¹ganie Rmmin = 440 MPa i granicy plastycznoœciRemin = 275 MPa, natomiast o gruboœci powy¿ej 10 mm –stal St4S. Odlewy wykonano ze staliwa 230-450 wed³ugPN-ISO-3755. Spoiny ramy wykonano zgodnie z wymagania-mi UIC 897-13 wyd. 3, najwa¿niejsze spoiny wykonane s¹w klasie B i C.

Ostojnice konstrukcji spawanej zaprojektowano jako belkijednakowej wytrzyma³oœci o przekroju dwuteowym. Jednaz ostojnic w skrajnej czêœci pasa dolnego œrodnika ma wciê-cia do zabudowy zaworu wa¿¹cego hamulca. Obie ostojni-ce po zewnêtrznej stronie maj¹ wsporniki do zabezpiecze-nia zestawów ko³owych przy podnoszeniu wózka.

Belka skrêtowa jest konstrukcj¹ spawan¹ o przekrojuskrzynkowym. W œrodkowej czêœci belki przewidziano otworyumo¿liwiaj¹ce monta¿ i demonta¿ zabezpieczenia czopaskrêtu.

SUW 2000Wózki towarowei osobowew automatycznymruchu przestawczym1435/1520 mm

3333333333

7-8/ 2000

Tablica 1CharakterystykCharakterystykCharakterystykCharakterystykCharakterystyka techniczna wózkówa techniczna wózkówa techniczna wózkówa techniczna wózkówa techniczna wózkówTTTTTypypypypyp 4RS/N4RS/N4RS/N4RS/N4RS/N 4RSa/N4RSa/N4RSa/N4RSa/N4RSa/NSzerokoœæ toru [mm] 1435/1520Zestaw ko³owy SUW 2000 P-053BK P-064BKMaksymaIny nacisk osi na tor [t] 20 22,5Rozstaw osi zestawów ko³owych [mm] 1800Œrednica okrêgu tocznego ko³a, nowego/zu¿ytego [mm] 920/870Rozstaw œlizgów bocznych [mm] 1700Rozstaw œrodków czopów zestawów ko³owych [mm] 2036Promieñ kulistego gniazda skrêtu [mm] 190Wysokoœæ œrodka promienia gniazda skrêtu nad g³ówk¹ szyny +3(pod obci¹¿eniem wagonem pró¿nym o masie w³asnej 20 t) [mm] 925–5Po³o¿enie górnej powierzchni œlizgów bocznych nad g³ówk¹ szyny [mm] 905(pod obci¹¿eniem wagonem pró¿nym o masie w³asnej 20 t)D³ugoœæ [mm] 3250Szerokoœæ [mm] 2334£o¿yskowanie komplet ³o¿ysk walcowych NJ+NJP ∅130/∅240×80 mmWymiar czopa osi [mm] ∅130×191Przesuniêcie poprzeczne ramy wózka wzglêdem maŸnicy [mm] ±10Charakterystyka pionowego usprê¿ynowania wózka: Poni¿ej 12,6 t Poni¿ej 13,6 tugiêcie jednostkowe przy nacisku obu osi na szynê 0,3059 mrn/kN (3,0 mrn/t) 0,251 mrn/kN (2,426 mm/t)

Powy¿ej 12,6 t Powy¿ej 13,6 t0,102 mrn/kN (1,0 mrn/t) 0,0956 mrn/kN (0,938 mrn/t)

Luz na œlizgach bocznych [mm] 12 ±1Hamulec mechaniczny tarczowy, po 2 tarcze ∅610/110 mm na ka¿dej osi, ok³adziny 175 cm2

gruboœæ 35 mm z mechanizmami zaciskowymi oddzielnie na ka¿d¹ tarczêCylindry hamulcowe ["] 10Maksymalne ciœnienie w cylindrze hamulcowym [MPa] 0,38 ±0,01Masa [kg] 6400Masa kompletnego, omaŸnicowanego zestawu ko³owego [kg] 2100 2150Wymiary zewnêtrzne wózków i umieszczenie zaworu wa¿¹cego s¹ zgodne z wymogami karty UIC 510-1 oraz spe³niaj¹ wymagania zawarte w karcie UIC 505-1 dotycz¹ceskrajni.

Rys. 1. Wózek towarowy typu 4RS/N

Czo³ownice ramy s¹ wykonane z walcowanych profili[–– 120.

Na belce skrêtowej umieszczono wsporniki wykonane zestali 18G2A, przyspawane do górnego pasa belki skrêtowejw pobli¿u œlizgów bocznych. Wsporniki te s³u¿¹ do zawie-szania stela¿a, na którym s¹ zabudowane mechanizmy za-ciskowe hamulca tarczowego.

Prowadnice maŸnic, wykonane jako odlewy staliwne, s¹wyposa¿one w:l œlizgi z trudnoœcieralnej stali manganowej wed³ug karty

UIC 893 kategoria E,l ³o¿yska grzybków ciernych,l prowadnice sprê¿yn,l utwardzone czopiki zawieszenia ramy wózka.

Jedna z prowadnic przeznaczona jest do zabudowy za-woru wa¿¹cego.

Gniazdo skrêtu, przyspawane do górnego pasa belkiskrêtowej, odlane jest ze staliwa 340÷550 W i ma wpra-sowan¹ wyk³adzinê bezazbestow¹ z tworzywa sztucznegoRAILKO. Wyk³adzina nie wymaga smarowania i spe³nia wy-magania programu ORE nr 12040005 oraz wspó³pracujez czopem skrêtu bez rowków smarnych.

Slizgi boczneSlizgi boczneSlizgi boczneSlizgi boczneSlizgi boczneWózki s¹ wyposa¿one w standardowe œlizgi boczne z wy-k³adzin¹ z bezazbestowego tworzywa sztucznego. Zastoso-

3434343434

7-8/ 2000

na oœ pracuj¹ tylko sprê¿yny zewnêtrzne, przy wiêkszym na-cisku wchodz¹ do wspó³pracy sprê¿yny wewnêtrzne, zwiêk-szaj¹c sztywnoœæ usprê¿ynowania (tab. 1).

Amortyzator ciernyAmortyzator ciernyAmortyzator ciernyAmortyzator ciernyAmortyzator ciernyAmortyzator cierny jest zespo³em zunifikowanym, sk³adaj¹-cym siê z nastêpuj¹cych elementów:l dociskacza grzybka,l grzybka ciernego,l ogniw zawieszenia.

Si³a sk³adowa, proporcjonalna do pionowego obci¹¿eniawózka, dociska grzybkiem ciernym maŸnicê w jej obudowielikwiduj¹c luz wzd³u¿ny, co powoduje powstanie si³y tarciamiêdzy p³ytkami ciernymi na prowadnicach maŸnic, maŸni-cach i grzybku ciernym.

Hamulec mechanicznyHamulec mechanicznyHamulec mechanicznyHamulec mechanicznyHamulec mechanicznyWózki s¹ wyposa¿one w hamulec tarczowy. Na ka¿dym z ze-stawów ko³owych s¹ zamocowane tarcze hamulcowe∅610 mm i szerokoœci 110 mm, szerokoœci podpiaœcia150 mm oraz wewnêtrznej œrednicy piasty ∅193 H8 mm.

Ka¿da tarcza hamulcowa jest hamowana obustronnieprzez szczêki wyposa¿one w bezazbestowe ok³adziny cier-ne o powierzchni 350 cm2.

Ka¿dy mechanizm zaciskowy jest uruchamiany indywi-dualnie 10" cylindrem hamulcowym z nastawiaczem skokut³oka. Promieñ hamowania Rh = 233 mm. Maksymalnedopuszczalne ciœnienie w cylindrze hamulcowym, zgodniez wymaganiami UIC, wynosi 0,38±0,01 MPa.

Mechanizmy zaciskowe zamocowane s¹ na wspornikachprzyspawanych do rurowych poprzecznic stela¿a. Jedenz wózków jest przystosowany do pod³¹czenia hamulca rêcz-nego, który obejmuje dwie tarcze na wózku (po jednej nazestawie ko³owym).

Hamulec pneumatycznyHamulec pneumatycznyHamulec pneumatycznyHamulec pneumatycznyHamulec pneumatycznyHamulec pneumatyczny jest przystosowany do zasilania cy-lindrów hamulcowych zawieszonych na ramie wózka sprê-¿onym powietrzem oraz jest wyposa¿ony dodatkowo w czêœæpneumatyczn¹ z zaworem wa¿¹cym.

Wymiary po³¹czenia zaworu wa¿¹cego s¹ zgodne z kar-t¹ UIC 510-1. Zawór wa¿¹cy, o charakterystyce zgodnejz przepisami UIC, wraz z przek³adnikiem ciœnienia, zamonto-wanym w wagonie, s³u¿¹ do utrzymania sta³ego (w³aœciwe-go do wdro¿onego hamowania) procentu masy hamuj¹cejwagonu w zakresie noœnoœci od stanu pró¿nego do stanu³adownego, odpowiadaj¹cego okreœlonemu naciskowi osi nator. Do zaworu wa¿¹cego s¹ doprowadzone przewody pneu-matyczne o œrednicy ¼".

Zestawy kZestawy kZestawy kZestawy kZestawy ko³owe i maŸniceo³owe i maŸniceo³owe i maŸniceo³owe i maŸniceo³owe i maŸniceW wózku zastosowano zestawy ko³owe SUW 2000 P-053BK(20 t/oœ) i SUW 2000 P-064BK (22,5 t/oœ) o zmiennym roz-stawie kó³ 1435/1520 mm.

Podstawowe elementy zestawu ko³owego (rys. 3) to:l podzespó³ osi 1,l ko³a 2,

Rys. 2. Widok wózka towarowego typu 4RS/N

wano wyk³adzinê RAILKO, spe³niaj¹c¹ wymagania programuORE nr 12040005. Wyk³adziny œlizgów s¹ klejone dwusk³ad-nikowym klejem epoksydowym EPIDIAN 51, BN-73/63760-01lub poliuretanowym IZAKOL 102 wed³ug ZN-77/MPCh/0--2070.

Œlizgi boczne sk³adaj¹ siê ze staliwnych odlewów kor-pusu œlizgu i prowadnicy. Na odlewach naspawano p³ytkigruboœci 5 mm wed³ug karty UIC 893, kategoria E.

Sprê¿yny s¹ wykonane ze stali 60SG z prêtów szlifowa-nych wed³ug klasy 2 zgodnie z kart¹ UIC 822 z os³on¹ an-tykorozyjn¹ (rilsan).

Przy wypoziomowanym wagonie stoj¹cym na wypozio-mowanym torze luz miêdzy œlizgiem a odbijakiem na ka¿-dym z czterech œlizgów wynosi 12 ±1 mm. Ewentualn¹ re-gulacjê luzów przeprowadza siê przez odpowiedni dobórpodk³adek regulacyjnych pod œlizgi na nadwoziu wagonu.

Stela¿ hamulca tarczowegoStela¿ hamulca tarczowegoStela¿ hamulca tarczowegoStela¿ hamulca tarczowegoStela¿ hamulca tarczowegoStela¿ hamulca jest konstrukcj¹ spawan¹, sk³adaj¹c¹ siêz pod³u¿nic wykonanych ze staliwa 230-450 wed³ug PN-ISO3755:1994, po³¹czonych rurowymi poprzecznicami wed³ugBN-85/0648-83 z materia³u R35, do zawieszenia mechani-zmów zaciskowych hamulca tarczowego.

Na obu koñcach ka¿dej pod³u¿nicy stela¿a zamontowa-no przeguby gumowo-metalowe, które za pomoc¹ sworzniw sposób sprê¿ysty ³¹cz¹ wsporniki na ramie ze stela¿emhamulca.

Usprê¿ynowanie wózkUsprê¿ynowanie wózkUsprê¿ynowanie wózkUsprê¿ynowanie wózkUsprê¿ynowanie wózkaaaaaRama wózka spoczywa na maŸnicach za poœrednictwemoœmiu zespo³ów sprê¿yn œrubowych. Zastosowano zawiesze-nie o dwóch stopniach sztywnoœci. Przy mniejszym nacisku

3535353535

7-8/ 2000

l mechanizmy blokuj¹ce 3,l typowe ³o¿yska osiowe z maŸnicami 4,l os³ony zewnêtrzne 5,l os³ony wewnêtrzne 6,l pierœcienie oporowe 7,l nakrêtki samozabezpieczaj¹ce 8.

Podzespó³ osi sk³ada siê z osi zestawu, piast ustalaj¹-cych i segmentowych tarcz hamulcowych. Mechanizm blo-kuj¹cy sk³ada siê z tulei blokuj¹cej, tulei rozprê¿nej, tuleiwewnêtrznej, ko³nierza, sprê¿yny i œrub ³¹cz¹cych.

Zestaw ko³owy SUW 2000 do wagonów towarowychpokazano na rysunku 4.

Korpusy maŸnic wykonane jako odlewy staliwne maj¹boczne oparcie do sprê¿yn z przyspawanymi prowadnikamisprê¿yn. Powierzchnie tr¹ce maŸnic s¹ wykonane z p³ytekz trudnoœcieralnej stali manganowej, odpowiadaj¹cej wyma-ganiom karty UIC 893 kat. E.

W ³o¿yskowaniu zastosowano ³o¿yska walcowe typuNJ 130×240×80 i NJP 130×240×80. MaŸnice s¹ uszczel-nione pierœcieniem filcowym.

Uziemienia ochronneUziemienia ochronneUziemienia ochronneUziemienia ochronneUziemienia ochronneCelem umo¿liwienia przep³ywu pr¹du elektrycznego przymaŸnicach zabudowano przewody uziemiaj¹ce, ³¹cz¹ce maŸ-nicê z ram¹ wózka oraz przewód uziemiaj¹cy miêdzy ram¹wózka a nadwoziem wagonu.

Badania wózków towarowych typu 4RS/NBadania wózków towarowych typu 4RS/NBadania wózków towarowych typu 4RS/NBadania wózków towarowych typu 4RS/NBadania wózków towarowych typu 4RS/NDla oceny dopuszczanych do kursowania po sieci PKP wa-gonów towarowych, wyposa¿onych w wózki typu 4RS/Nz zestawami SUW 2000, wykonano szereg badañ, które

Rys. 3. Zestaw SUW 2000 o zmiennym rozstawie kó³ 1435/1520 mm do wózkówtowarowych typu 4RS/N1 - podzespó³ osi, 2 - ko³a, 3 - mechanizmy blokuj¹ce, 4 - typowe ³o¿yskaosiowe z maŸnicami, 5 - os³ony zewnêtrzne, 6 - os³ony wewnêtrzne,7 - pierœcienie oporowe, 8 - nakrêtki samozabezpieczaj¹ce

Rys. 4. Zestaw ko³owy SUW 2000 do wagonów towarowych

Tablica 2Zestawienie wyników badañ wagonu 413K na wózkZestawienie wyników badañ wagonu 413K na wózkZestawienie wyników badañ wagonu 413K na wózkZestawienie wyników badañ wagonu 413K na wózkZestawienie wyników badañ wagonu 413K na wózkach 4RS/Nach 4RS/Nach 4RS/Nach 4RS/Nach 4RS/N

Lp.Lp.Lp.Lp.Lp. Rodzaj badañRodzaj badañRodzaj badañRodzaj badañRodzaj badañ Wymagane parametryWymagane parametryWymagane parametryWymagane parametryWymagane parametry UzyskUzyskUzyskUzyskUzyskane wynikiane wynikiane wynikiane wynikiane wyniki UwagiUwagiUwagiUwagiUwagi

1 WskaŸnik spokojnoœci biegu Wz pion = W

z poziom ≤ 4,25 W

z pion ≤ 3,48 Wynik pozytywny

Wz poziom ≤ 3,29 przy V = 130 km/h2 Pomiar momentu oporowego wózka Mop = 10 ±4 kN wózek 1 – 7,66 Wynik pozytywny

wzglêdem pud³a wagonu Mop

niebezp. > 25 kN wózek 2 – 7,88

3 Wyznaczenie masy hamuj¹cej 73,0 t Wynik pozytywnyw nastawieniu O dla jazdy S i SS

4 Bezpieczeñstwo na torze wichrowatym Y/Q ≤ 1,2 Y/Qmax = 0,91 Wynik pozytywny– wskaŸnik bezp. przed wykolejeniem

Tablica 3Zestawienie wyników badañ wagonu 426Sc na wózkZestawienie wyników badañ wagonu 426Sc na wózkZestawienie wyników badañ wagonu 426Sc na wózkZestawienie wyników badañ wagonu 426Sc na wózkZestawienie wyników badañ wagonu 426Sc na wózkach 4RS/Nach 4RS/Nach 4RS/Nach 4RS/Nach 4RS/N

Lp.Lp.Lp.Lp.Lp. Rodzaj badañRodzaj badañRodzaj badañRodzaj badañRodzaj badañ Wymagane parametryWymagane parametryWymagane parametryWymagane parametryWymagane parametry UzyskUzyskUzyskUzyskUzyskane wynikiane wynikiane wynikiane wynikiane wyniki UwagiUwagiUwagiUwagiUwagi

1 WskaŸnik spokojnoœci biegu Wz pion = W

z poziom ≤ 4,25 W

z pion ≤ 3,03 Wynik pozytywny

Wz poziom ≤ 3,64 przy V = 130 km/h

2 Pomiar momentu oporowego wózka Mop = 10 ±4 kN wózek 1 – 9,49 Wynik pozytywnywzglêdem pud³a wagonu Mop niebezp. > 25 kN wózek 2 – 8,06

3 Wyznaczenie masy hamuj¹cej 73,0 t Wynik pozytywnyw nastawieniu O dla jazdy S i SS

4 Bezpieczeñstwo na torze wichrowatym Y/Q ≤ 1,2 Y/Qmax = 0,96 Wynik pozytywny– wskaŸnik bezp. przed wykolejeniem

3636363636

7-8/ 2000

w zakresie zasadniczych parametrów, wymaganych norma-mi lub kartami UIC, przedstawiono w tablicach 2 i 3 [5].

Wózki osobowe rodziny 25AN/SWózki rodziny 25AN/S s¹ przeznaczone do wagonów oso-bowych i typu osobowego w automatycznym ruchu prze-stawczym 1435/1520 mm,

Wózki charakteryzuj¹ siê dobrymi w³aœciwoœciami bie-gowymi w zakresie komfortu i bezpieczeñstwa jazdy, mini-malizacjê zu¿ycia powierzchni tocznej kó³, prostotê konstruk-cji i bezobs³ugowym charakterem pracy, Charakterystykêtechniczn¹ wózków przedstawiono w tablicy 4.

Zasadnicze elementy wózków osobowychZasadnicze elementy wózków osobowychZasadnicze elementy wózków osobowychZasadnicze elementy wózków osobowychZasadnicze elementy wózków osobowychOgólny uk³ad konstrukcyjny wózka tocznego 25AN/S skon-struowanego na bazie wózków 25AN [l] przedstawiono narysunkach 5 i 6.

G³ówne zespo³y wózka to:l rama wózka,l belka poprzeczna z blokami gumowo-metalowymi oparcia

nadwozia,l zestawy ko³owe SUW 2000 P-057BK o zmiennym rozsta-

wie kó³,l maŸnice z u³o¿yskowaniem,l prowadzenie zestawu ko³owego z usprê¿ynowaniem

I stopnia,l prowadzenie wzd³u¿ne wózka,l usprê¿ynowanie lI stopnia,l stabilizator ko³ysania,l hamulec tarczowy.

Rama wózkRama wózkRama wózkRama wózkRama wózkaaaaaRama wózka, stanowi¹ca przestrzenn¹ konstrukcjê spawa-n¹, sk³ada siê z dwóch ostojnic, dwóch poprzecznic ruro-wych (po³¹czonych z ostojnicami tak, aby uzyskaæ w miej-scu po³¹czenia jak najmniejszy teoretyczny wspó³czynnikkoncentracji naprê¿eñ) oraz dwóch pod³u¿nic ze wspornika-mi t³umików poziomych.

Ostojnice spawane w zamkniêty przekrój skrzynkowymaj¹ na obu koñcach gniazda sprê¿yn I stopnia usprê¿y-nowania. W œrodku ka¿dej ostojnicy, na jej górnym pasie,przyspawano gniazdo do osadzania sprê¿yny lI stopnia usprê-¿ynowania. Do wspó³pracy z zestawami ko³owymi przyspa-wano od do³u ostojnicy wsporniki do mocowania sworzniwahaczy i wsporniki do zabudowy t³umików pionowychI stopnia usprê¿ynowania z ogranicznikami opadania zesta-wów ko³owych podczas unoszenia ramy wózka lub ca³egowózka. Z boku ostojnic od strony wewnêtrznej przyspawa-no wsporniki do mocowania zawiesi linowych do podnosze-nia oraz transportu ramy i kompletnego wózka. Na rurowychpoprzecznicach przyspawano wsporniki do zawieszenia me-chanizmów zaciskowych hamulca tarczowego oraz wspor-niki do wzd³u¿nego prowadzenia wózka.

Tablica 4CharakterystykCharakterystykCharakterystykCharakterystykCharakterystyka techniczna wózkówa techniczna wózkówa techniczna wózkówa techniczna wózkówa techniczna wózkówSzerokoœæ toru 1435/1520 mm

Prêdkoœæ maksymaIna 160 km/h

Zestaw ko³owy typu SUW 2000 P-057BK

Nacisk zestawu 16 t/oœ

Rozstaw osi zestawów ko³owych 2500 mm

Œrednica okrêgu tocznego 920/870 mmko³a nowego/zu¿ytego

Rozstaw œrodków czopów 2080 mmzestawów ko³owych

£o¿yskowanie komplet ³o¿ysk walcowychNJ+NJP ∅130/∅240×80 mm

Wymiar czopa osi ∅130×191 mmHamulec mechaniczny tarczowy, po 2 tarcze ∅610/110 mm

na ka¿dej osi, ok³adziny 200 cm2

Prowadzenie zestawu ko³owego jednostronne wahaczowe

Usprê¿ynowanie I stopnia 4 kpl. podwójnych sprê¿yn œrubowych

Usprê¿ynowanie lI stopnia 2 kpl. podwójnych sprê¿yn œrubowych

Prowadzenie wzd³u¿ne wózka czop skrêtu po³¹czony jarzmemi poziomymi prowadnikami z ram¹ wózka

Oparcie nadwozia na wózku 4 bloki gumowo-metalowe

Przesuw nadwozia wzglêdem poprzeczny ±60 mmramy wózka na prostej wzd³u¿ny ±15 mm

T³umienie drgañ pionowychl stopnia 4 t³umiki hydraulicznell stopnia 2 t³umiki hydrauliczne

T³umienie drgañ poziom. II stopnia 2 t³umiki hydrauliczne

Urz¹dzenia dodatkowe stabilizator ko³ysania poprzecznego,2 nadajniki urz¹dzeñ przeciwpoœlizgowych,1 szczotka uszyniaj¹ca + 3 rezystory ochronne,nadajniki zagrzanych ³o¿ysk,pr¹dnica pr¹du przemiennego FAGA*,pr¹dnica pr¹du sta³ego PW 114-03*

Masa (bez pr¹dnicy) 7500 kg

Masa kompletnego, omaŸni-cowanego zestawu ko³owego 2000 kg

* Na ¿yczenie zamawiaj¹cego.Rys. 5. Wózki osobowe typu 25AN/S z zestawami SUW 2000

P-057BK

3737373737

7-8/ 2000

BelkBelkBelkBelkBelka poprzecznaa poprzecznaa poprzecznaa poprzecznaa poprzecznaBelka poprzeczna jest skrzynkow¹ konstrukcj¹ spawan¹z blach stalowych. W czêœciach skrajnych belki umieszczo-no gniazda sprê¿yn lI stopnia usprê¿ynowania oraz gniazdabloków gumowo-metalowych oparcia nadwozia. Drgania pio-nowe belki s¹ t³umione amortyzatorami hydraulicznymi, zaœdrgania ko³ysania dodatkowo dr¹¿kiem skrêtnym. Zwartoœækonstrukcji wózka uzyskano przez po³¹czenie stalowymi lina-mi belki poprzecznej z ram¹ wózka. Liny po zdjêciu nadwo-zia bêd¹ utrzymywa³y sprê¿yny lI stopnia w stanie wstêp-nego zacisku. Czêœci ³¹cz¹ce belkê poprzeczn¹ z ram¹ wózkanie s¹ demontowane przy zdejmowaniu nadwozia z wózka.

Zestawy kZestawy kZestawy kZestawy kZestawy ko³owe i maŸniceo³owe i maŸniceo³owe i maŸniceo³owe i maŸniceo³owe i maŸniceWózek wyposa¿ono w zestawy ko³owe SUW 2000 P-057BKo zmiennym rozstawie kó³ 1435/1520 mm (rys. 7 i 8) z ko-³ami bezobrêczowymi o œrednicy okrêgu tocznego 920 mm

i zarysie zewnêtrznym ko³a 28 UIC-135 wed³ugPN/K-91056/A1:1996 oraz dwoma tarczamihamulcowymi ∅610/110 mm.

Budowa zestawu jest podobna do przed-stawionego na rysunku 3. Ró¿nica polega nazastosowaniu maŸnicy dostosowanej do pro-wadzenia wahaczowego.

PPPPProwadzenie zestawu krowadzenie zestawu krowadzenie zestawu krowadzenie zestawu krowadzenie zestawu kolowegoolowegoolowegoolowegoolowegoZestaw ko³owy jest prowadzony w ramie wóz-ka za pomoc¹ jednostronnych wahaczy, po³¹-czonych z ram¹ przegubami gumowo-metalo-wymi, sk³adaj¹cymi siê ze sworzni i pierœcieniamortyzuj¹cych.

Czopy sworzni maj¹ przekrój prostok¹tnyi s¹ osadzone w odpowiednich gniazdachwspornika ramy. Sztywnoœæ wzd³u¿na Cx i po-przeczna Cy prowadzenia zestawu ko³owegojest uzyskiwana przez œciskanie osiowe i pro-mieniowe oraz zginanie i œciskanie elementówgumowo-metalowych.

Wahacz i obejma, wykonane jako odlewystaliwne, s¹ konstrukcj¹ dwudzieln¹, umo¿li-wiaj¹c¹ wywi¹zanie zestawu wraz z maŸnica-mi bez koniecznoœci demonta¿u ca³ego wêz³azgodnie z wymaganiami karty UIC 515. Prowa-dzenie ma ograniczniki przesuwu pionowegoi przesuwu poziomego, zabezpieczaj¹ce jedno-czeœnie zestaw przed opadniêciem na tor pod-czas podnoszenie wózka.

Rys. 7. Zestaw ko³owy SUW 2000 P-057BK o zmiennym rozstawie kó³ 1435//1520 mm do wózków osobowych typu 25AN/S (oznaczenia jak na rys. 3)

Rys. 8. Zestaw ko³owy SUW 2000 P-057BK

Rys. 6. Wózek osobowy typu 25AN/S z zestawami SUW 2000 P-057BK

3838383838

7-8/ 2000

Rozwi¹zanie prowadzenia charakteryzuje siê tym, ¿e przydzia³aniu si³y poprzecznej na zestaw ko³owy jego poprzecz-nemu przemieszczeniu towarzyszy obrót w planie wzglêdemramy wózka, co zmniejsza k¹t nabiegania na szynê i przy-czynia siê do zmniejszenia zu¿ycia kó³ zestawów podczasjazdy na ³ukach toru.

Usprê¿ynowanie pionoweUsprê¿ynowanie pionoweUsprê¿ynowanie pionoweUsprê¿ynowanie pionoweUsprê¿ynowanie pionoweUsprê¿ynowanie I stopnia sk³ada siê z czterech kompletówwspó³œrodkowych podwójnych sprê¿yn œrubowych. Sprê¿y-ny ka¿dego kompletu spoczywaj¹ na wahaczach w prowa-dzeniach i s¹ naciskane ram¹ wózka przez podk³adkê gumo-w¹ i prowadzenie. Regulacja wysokoœci sprê¿yn jest mo¿liwaza pomoc¹ podk³adek regulacyjnych.

Usprê¿ynowanie pionowe lI stopnia stanowi¹ dwa kom-plety podwójnych, wspó³œrodkowych sprê¿yn œredniogaba-rytowych. Sprê¿yny s¹ prowadzone w ramie wózka i belcepoprzecznej i bior¹ udzia³ w skrêcie wózka. Regulacja wy-sokoœci sprê¿yn mo¿e byæ dokonywana podk³adkami regu-lacyjnymi.

Usprê¿ynowanie poziome lI stopniaUsprê¿ynowanie poziome lI stopniaUsprê¿ynowanie poziome lI stopniaUsprê¿ynowanie poziome lI stopniaUsprê¿ynowanie poziome lI stopniaUsprê¿ynowanie poziome jest zapewnione przez sprê¿ysty,poprzeczny przesuw nadwozia wzglêdem ramy wózka reali-zowany za pomoc¹ poprzecznych odkszta³ceñ bloków gumo-wo-metalowych i sprê¿yn lI stopnia usprê¿ynowania.

T³umienie drgañT³umienie drgañT³umienie drgañT³umienie drgañT³umienie drgañDo t³umienia drgañ zastosowano amortyzatory hydraulicznefirmy KONI RAILWAY.

T³umienie drgañ pionowych w I stopniu usprê¿ynowaniazrealizowano czterema amortyzatorami umieszczonymi miê-dzy wahaczami prowadzenia maŸnic a ram¹ wózka (po jed-nym amortyzatorze na maŸnicê).

W lI stopniu usprê¿ynowania t³umienie drgañ pionowychodbywa siê za pomoc¹ dwóch amortyzatorów hydraulicznychumieszczonych miêdzy ram¹ wózka a belk¹ poprzeczn¹, pojednym amortyzatorze na stronê wózka.

T³umienie drgañ poprzecznych nadwozia odbywa siê zapomoc¹ dwóch amortyzatorów hydraulicznych, ³¹cz¹cychramê wózka z jarzmem czopa skrêtu mocowanego do nad-wozia.

Drgania kDrgania kDrgania kDrgania kDrgania ko³ysaniao³ysaniao³ysaniao³ysaniao³ysaniaCelem zmniejszenia efektu ko³ysania nadwozia zastosowa-no stabilizator dzia³aj¹cy na zasadzie dr¹¿ka skrêtnego mo-cowanego do ramy wózka i belki poprzecznej. Stabilizatorpozwala na nieskrêpowany ruch pionowy równoleg³y, a ogra-nicza ko³ysanie boczne wagonu. Dr¹¿ek skrêtny stabilizato-ra jest zabezpieczony przed ewentualnym spadniêciem nator obejmami mocowanymi do wsporników ramy.

Oparcie nadwozia na wózkOparcie nadwozia na wózkOparcie nadwozia na wózkOparcie nadwozia na wózkOparcie nadwozia na wózkuuuuuNadwozie opiera siê na wózku za poœrednictwem 4 blokówgumowo-metalowych o kontrolowanych charakterystykachugiêciowych, które spoczywaj¹ na belce poprzecznej wózkai umo¿liwiaj¹ razem ze sprê¿ynami lI stopnia usprê¿ynowa-

nia poprzeczny ruch nadwozia wzglêdem ramy wózka, re-alizuj¹ moment zwrotny oraz obrót wózka wzglêdem nad-wozia. Taki sposób oparcia nadwozia minimalizuje drganiaakustyczne przenoszone z wózka na nadwozie oraz likwidu-je zu¿ywaj¹cy siê przez tarcie mechaniczne tradycyjny wê-ze³ cierny o niekontrolowanych przebiegach charakterystykwspó³czynnika tarcia.

PPPPPrzenoszenie si³ poziomych miêdzy nadwoziem i wózkiemrzenoszenie si³ poziomych miêdzy nadwoziem i wózkiemrzenoszenie si³ poziomych miêdzy nadwoziem i wózkiemrzenoszenie si³ poziomych miêdzy nadwoziem i wózkiemrzenoszenie si³ poziomych miêdzy nadwoziem i wózkiemSi³y poziome wzd³u¿ne miêdzy nadwoziem a wózkiem s¹przekazywane sprê¿yœcie za pomoc¹ dwóch równoleg³ychprowadników zakoñczonych kszta³towymi przegubami gumo-wo-metalowymi o kontrolowanych charakterystykach ugiê-ciowych, ³¹cz¹cych ramy wózka z jarzmem mocowanym naczopie skrêtu przez blok gumowo-metalowy. Czop skrêtu jestprzymocowany za pomoc¹ œrub do belki skrêtowej wago-nu. Si³y poziome poprzeczne miêdzy nadwoziem a wózkiems¹ przejmowane za poœrednictwem czopa i jarzma przezsprê¿yste odbijaki gumowe mocowane na pod³u¿nicach ramywózka.

Hamulec tarczowyHamulec tarczowyHamulec tarczowyHamulec tarczowyHamulec tarczowyWózki zosta³y wyposa¿one w hamulec tarczowy dzia³aj¹cyw ca³ym zakresie prêdkoœci. Hamulec tarczowy ka¿degozestawu ko³owego ma dwa mechanizmy zaciskowe, sk³ada-j¹ce siê ka¿dy z cylindra hamulcowego 10" z nastawiaczemskoku, dŸwigni, wieszaków i szczêk hamulcowych z beza-zbestowymi ok³adzinami ciernymi 200 cm2. Mechanizmyzaciskowe s¹ zawieszone w trzech punktach na ramie wóz-ka. Elektroniczne urz¹dzenia przeciwpoœlizgowe zabezpieczaj¹przed mo¿liwoœci¹ zablokowania zestawów ko³owych. Insta-lacjê pneumatyczn¹ wykonano z rur precyzyjnych metrycz-nych i po³¹czono za pomoc¹ z³¹czek VEBEO. Hamulec rêcznydzia³a przez cylindry hamulcowe przygotowane do hamulcarêcznego, po jednym na ka¿dym zestawie ko³owym jedne-go wózka. Przeniesienie si³y hamowania z nadwozia nastê-puje za pomoc¹ elastycznych ciêgien FLEXBALL, pod³¹czo-nych w wyznaczone miejsce na ramie wózka.

Badania wózków osobowych typu 25AN/SBadania wózków osobowych typu 25AN/SBadania wózków osobowych typu 25AN/SBadania wózków osobowych typu 25AN/SBadania wózków osobowych typu 25AN/SDla oceny dopuszczonych do kursowania po sieci PKP wa-gonów osobowych, wyposa¿onych w wózki typu 25AN/Sz zestawami SUW 2000, wykonano szereg badañ, którew zakresie zasadniczych parametrów wymaganych norma-mi lub kartami UIC przedstawiaj¹ tablice 5 i 6 [5].

Torowe stanowisko przestawcze 1435/1520 mmTorowe stanowisko przestawcze stanowi integraln¹ czêœæsystemu SUW 2000 i wspó³pracuje z zestawami ko³owymio zmiennym rozstawie kó³. Podczas przejazdu przez stano-wisko ko³a zestawu s¹ samoczynnie przesuwane, bez od-ci¹¿ania na wymagan¹ szerokoœæ toru [3].

Torowe stanowisko przestawcze, wykonane w Polsceprzez Hutê „ANDRZEJ” Zawadzkie z typowych elementówrozjazdów kolejowych, sk³ada siê z dwóch rowkowych szynjezdnych, po których tocz¹ siê ko³a zestawu, dwóch szyn od-blokowuj¹cych do wspó³pracy z mechanizmami blokuj¹cymi

3939393939

7-8/ 2000

ko³a oraz z zewnêtrznych i wewnêtrznych szyn zabezpiecza-j¹cych, umieszczonych po obu stronach szyn rowkowych.

Stanowisko (rys. 9) d³ugoœci 27 100 mm, zabudowanena styku torów 1435/1520 mm, realizuje zmianê rozstawukó³ w zestawie przestawnym w obie strony, odpowiedniodo wymaganej szerokoœci toru.

Szyny rowkowe maj¹ na jednym koñcu rozstaw normal-ny, na drugim rozstaw szeroki. W obrêbie stanowiska prze-jazd wagonu pró¿nego lub obci¹¿onego odbywa siê podczasjazdy z prêdkoœci¹ 5÷40 km/h (bez zatrzymania).

Wspó³pracê kó³ i mechanizmów blokuj¹cych zestawuSUW 2000 z torowym stanowiskiem przestawczym (rys.10)

przedstawiono na rysunku 11. Fazy zmiany szerokoœci roz-stawu kó³ podczas przejazdu zestawu SUW 2000 przez to-rowe stanowisko przestawcze pokazano na rysunku 12.

Warunki bezpieczeñstwa jazdy wózków z zestawamiko³owymi SUW 2000Z uwagi na koniecznoœæ stosowania niezawodnych i bez-piecznych rozwi¹zañ rozpatrzono g³ówne aspekty zwi¹zanez wp³ywem obci¹¿enia ko³a na zjawiska zachodz¹ce w ru-chowym skojarzeniu podpiaœcia osi z piast¹ ko³a oraz do-konano analizy wzajemnych oddzia³ywañ miêdzy po-szczególnymi czêœciami mechanizmu blokuj¹cego a ko³em

Tablica 5Zestawienie wyników badañ wagonu WLB86-BK na wózkZestawienie wyników badañ wagonu WLB86-BK na wózkZestawienie wyników badañ wagonu WLB86-BK na wózkZestawienie wyników badañ wagonu WLB86-BK na wózkZestawienie wyników badañ wagonu WLB86-BK na wózkach 25AN/Sach 25AN/Sach 25AN/Sach 25AN/Sach 25AN/S

Lp.Lp.Lp.Lp.Lp. Rodzaj badañRodzaj badañRodzaj badañRodzaj badañRodzaj badañ Wymagane parametryWymagane parametryWymagane parametryWymagane parametryWymagane parametry UzyskUzyskUzyskUzyskUzyskane wynikiane wynikiane wynikiane wynikiane wyniki UwagiUwagiUwagiUwagiUwagi

1 SpokojnoϾ biegu Wz pion = W

z poziom ≤ 3,25 W

z pion ≤ 2,05 Wynik pozytywny

– wskaŸnik spokojnoœci zalecane Wz poziom ≤ 2,44

Wz pion = Wz poziom ≤ 2,5 przy V = 160 km/h

2 Pomiar momentu oporowego wózka M wózek 004 – 0,061 Wynik pozytywnywzglêdem pud³a wagonu X = ——— wózek 003 – 0 057

Qw · a

gdzie:M – moment oporowy wózka [kNm],Qw – ciê¿ar wagonu na jeden wózek [kN],a – baza wózka [m]0,03 < X < 0,07

3 Badania uk³adu hamulca Wyznaczono masy hamuj¹ce: Spe³nia wymaganiaprzy stanie obci¹¿enia P – 57,0 t; R – 74,0 t; odnoœnie skutecznoœci

R z czynnym przyspieszaczem – 79,0 t przy nominalnych wartoœciach hamulca;ciœnieñ pc w cylindrze hamulcowym dla nastawieñ: wynik pozytywny

osobowy (P) – pc = 0,28 ±0,01 MPapospieszny (R) – p

c = 0,38 ±0,01 MPa

4 Bezpieczeñstwo na torze wichrowatym Y/Q ≤ 1,2 Y/Qmax = 0,88 Wynik pozytywny– wskaŸnik bezp. przed wykolejeniem

Tablica 6Zestawienie wyników badañ wagonu 110AbZestawienie wyników badañ wagonu 110AbZestawienie wyników badañ wagonu 110AbZestawienie wyników badañ wagonu 110AbZestawienie wyników badañ wagonu 110Ab-BK na wózk-BK na wózk-BK na wózk-BK na wózk-BK na wózkach 25AN/Sach 25AN/Sach 25AN/Sach 25AN/Sach 25AN/S

Lp.Lp.Lp.Lp.Lp. Rodzaj badañRodzaj badañRodzaj badañRodzaj badañRodzaj badañ Wymagane parametryWymagane parametryWymagane parametryWymagane parametryWymagane parametry UzyskUzyskUzyskUzyskUzyskane wynikiane wynikiane wynikiane wynikiane wyniki UwagiUwagiUwagiUwagiUwagi

1 Spokojnoœæ biegu Wz pion = Wz poziom ≤ 3,25 Wz pion ≤ 2,08 Wynik pozytywny– wskaŸnik spokojnoœci zalecane Wz poziom ≤ 2,58

Wz pion = W

z poziom ≤ 2,5 przy V = 160 km/h

2 Pomiar momentu oporowego wózka M wózek 005 – 0,067 Wynik pozytywnywzglêdem pud³a wagonu X = ——— wózek 006 – 0,065

Qw · a

gdzie:M – moment oporowy wózka [kNm],Qw – ciê¿ar wagonu na jeden wózek [kN],a – baza wózka [m]0,03 < X < 0,07

3 Badania uk³adu hamulca Wyznaczono masy hamuj¹ce: Spe³nia wymaganiaprzy stanie obci¹¿enia P – 56,0 t; R – 70,0 t; odnoœnie skutecznoœci

przy nominalnych wartoœciach ciœnieñ pc w cylindrze hamulcowym hamulca;

dla nastawieñ: osobowy (P) – pc = 0,28 ±0,01 MPa wynik pozytywny

pospieszny (R) – pc = 0,38 ±0,01 MPa

4 Bezpieczeñstwo na torze wichrowatym Y/Q ≤ 1,2 Y/Qmax = 0,89 Wynik pozytywny– wskaŸnik bezp. przed wykolejeniem

4040404040

7-8/ 2000

Rys. 9. Torowe stanowisko przestawcze 1435/1520 mm

Rys. 10. Widok torowego stanowiska przestawczego 1435/1520 mmzabudowanego na stacji kolejowej w Mockawie (Litwa)

Rys. 11. Wspó³praca ko³a i mechanizmu blokuj¹cego z torowym sta-nowiskiem przestawczym

4141414141

7-8/ 2000

1. Wjazd zestawu SUW 2000 natorowe stanowisko przestawcze

po stronie toru 1435 mm. Koła za-

blokowane prowadzone obrzeża-

mi w szynach rowkowych.

2. Najazd lewego kołnierza naszynę odblokowującą powoduje

przesunięcie tulei blokującej

i zwolnienie blokady tulei rozpręż-

nej, uwalniając lewe koło. Zablo-

kowane prawe koło pełni funkcję

prowadzenia zestawu.

3. Uwolnione lewe koło jest prze-suwane ułożoną rozbieżnie szyną

rowkową, aż do osiągnięcia poło-

wy rozstawu toru 1520 mm. W cza-

sie przesuwu koła tuleja rozprężna

przeskakuje sprężyście w drugi ro-

wek. Zablokowane prawe koło peł-

ni funkcję prowadzenia zestawu.

4. Zjazd kołnierza z szyny odbloko-wującej powoduje nasunięcie tu-

lei blokującej na tuleję rozprężną,

zablokowując koło w położeniu

połowy rozstawu toru 1520 mm.

W tym momencie lewe koło przej-

muje funkcję prowadzenia zesta-

wu. Cykl od 2 do 4 powtarza się

dla koła prawego, po którym ze-

staw kołowy znajduje się na torze

1520 mm.

.Rys. 12. Fazy zmiany szerokoœci rozstawu kó³ zestawu ko³owego SUW 2000 na torowym stanowisku przestawczym, przy przejeŸdziez toru 1435 mm na tor 1520 mm

4242424242

7-8/ 2000

w zale¿noœci od parametrów konstrukcyjnych od których teoddzia³ywania zale¿¹ w istotny sposób. Zapisanie tych zwi¹z-ków w postaci jawnej umo¿liwi³o racjonalne zwymiarowa-nie czêœci tworz¹cych mechanizm [4].

PPPPPrzypadek jazdy zestawu z zablokrzypadek jazdy zestawu z zablokrzypadek jazdy zestawu z zablokrzypadek jazdy zestawu z zablokrzypadek jazdy zestawu z zablokowanymi kowanymi kowanymi kowanymi kowanymi ko³amio³amio³amio³amio³amiRozwa¿ano graniczny stan równowagi, w którym si³a Y przy-³o¿ona do obrze¿a ko³a mo¿e osi¹gn¹æ wartoœæ najwiêksz¹Ymaks, nie powoduj¹c jeszcze wzajemnych przemieszczeñ ko³ana osi zestawu, jak równie¿ elementów mechanizmu bloku-j¹cego (tzn. wysuwania rygli segmentów tulei rozprê¿nejz rowka w kole i zwiêkszania si³ w sprê¿ynie na skutek wy-muszonego przez ruch wzd³u¿ny ko³a, promieniowego ruchurygla, przemieszczaj¹cego wzd³u¿nie tulej¹ blokuj¹c¹). Si³ajest opisana wzorem:

tg(β + ρ2) tg(45° + 5,71°)Ymaks = S0 ———— = 5,5 —————— = 560 [kN]tg(α – ρ1) tg(12° – 11,31°)

gdzie:Ymaks – wartoœæ si³y okreœlaj¹ca zdolnoœæ mechani-

zmu blokuj¹cego do przenoszenia bocznychobci¹¿eñ ko³a z ryglami tulei rozprê¿nej ca³-kowicie wciœniêtymi w rowek ko³a,

S0 = 5,5 kN – si³a wywierana przez sprê¿ynê mechanizmu,β = 45° – k¹t pochylenia rowka w kole,α = 12° – k¹t pochylenia sto¿ka tulei blokuj¹cej,µ1 = 0,2 – wspó³czynnik tarcia miêdzy powierzchni¹

sto¿ka tulei blokuj¹cej i tulei rozprê¿nej (po-niewa¿ rozwa¿a siê stan graniczny, tarciejest rozwiniête i przyjmuje siê: µ1 = tgρ1max,ρ1max =11,31°),

µ2 = 0,1 – wspó³czynnik tarcia miêdzy powierzchni¹sto¿ka rowka w kole i sto¿ka rygla tulei roz-prê¿nej (poniewa¿ rozwa¿a siê stan granicz-ny, tarcie jest rozwiniête i przyjmuje siê:µ2 = tgρ2max, ρ2max = 5,71°).

Najwa¿niejszym elementem mechanizmu blokuj¹cegojest tuleja rozprê¿na, ustalaj¹ca po³o¿enie ko³a. Tuleja jestœciskana si³¹ osiow¹, œciskany jest zatem ka¿dy z pojedyn-czych segmentów tulei, a ka¿dy taki segment musi byæ trak-towany jak pojedynczy œciskany prêt, który sprawdza siê nawyboczenie. Si³a krytyczna dla tulei rozprê¿nej wynosi:

π2·EIxn π2·2,11·104·117·30

Pkr = ——– = ———————– =~ 570 [kN]

ls2 113,52

gdzie:E = 2,11·104 kG/mm2 – modu³ Younga materia³u tulei roz-

prê¿nej,Ix = 117 mm

4 – moment bezw³adnoœci przekrojupoprzecznego pojedynczego seg-mentu,

n = 30 – liczba segmentów,Is = 113,5 mm – d³ugoœæ swobodna segmentu dla

rygla œciskanego miêdzy œciankamirowka w kole a sto¿kiem tulei blo-kuj¹cej.

Uzyskane wartoœci przenoszonych obci¹¿eñ kilkakrotnieprzewy¿szaj¹ si³y mog¹ce realnie wyst¹piæ opisane kryteria-mi: Prudhomma, Nadala oraz kart¹ UIC 530-2 za³. 7.1.

PPPPPrzypadek jazdy zestawurzypadek jazdy zestawurzypadek jazdy zestawurzypadek jazdy zestawurzypadek jazdy zestawupo torowym stanowiskpo torowym stanowiskpo torowym stanowiskpo torowym stanowiskpo torowym stanowisku przestawczymu przestawczymu przestawczymu przestawczymu przestawczymPrzejazd przez torowe stanowisko przestawcze polega naruchu kó³ w szynach rowkowych, co wi¹¿e siê z przejêciemobci¹¿enia pionowego z powierzchni tocznej kó³ na obrze¿akó³, a œciœlej na g³ówki obrze¿y i ich boki. Oznacza to, ¿eko³a nie dotykaj¹ powierzchni¹ toczn¹ szyn stanowiska, jakpokazano na rysunku 13 przedstawiaj¹cym wymiary rowkai jego wspó³pracê z obrze¿em ko³a.

Rys. 13. Wspó³praca obrze¿a z szyn¹ rowkow¹

Ko³a zestawu ko³owego w momencie wjazdu na toro-we stanowisko przestawcze, z osiami zestawów prostopa-d³ymi do wzd³u¿nej osi stanowiska, stykaj¹ siê g³ówkamiobrze¿y A’ z rowkow¹ szyn¹ jezdn¹ w punkcie A, jak poka-zano na rysunku 14a. Jest to styk jednopunktowy, przez któ-ry przenosi siê z kó³ na szyny pionowe obci¹¿enie Q orazpoziome obci¹¿enie Y, wynik³e z oporów przesuwu ko³a poosi zestawu w czasie zmiany szerokoœci rozstawu.

Przy wzroœcie poprzecznego obci¹¿enia dzia³aj¹cego nako³o, punkt A’ zmienia po³o¿enie w otoczeniu punktu A,w zaokr¹glonym rowku, przy czym zmienia siê odpowiedniok¹t γ1 i γ2 nachylenia wzglêdem poziomu, p³aszczyzny wspól-nie stycznej do obrze¿a i powierzchni rowka w punkcie sty-ku do takiej jego wartoœci, przy której wyst¹pi równowagasi³ dzia³aj¹cych na obrze¿e.

Zmiana rozstawu wi¹¿e siê z nabieganiem kó³ na u³o¿o-n¹ zbie¿nie lub rozbie¿nie – pod k¹tem α – szynê rowko-w¹, zmuszaj¹c¹ odblokowane ko³o do wykonania ruchuwzd³u¿ osi zestawu. Je¿eli ko³o nabiega na szynê pod k¹-tem α, to punkt B styku obrze¿a ko³a przemieszcza siêw kierunku ruchu o odcinek d³ugoœci xA, zwany wyprzedze-niem nabiegania. Poza tym jest on po³o¿ony w pewnej p³asz-czyŸnie poziomej odleg³ej o h od okrêgu tocznego o promie-niu r, nazwanej g³êbokoœci¹ punktu styku.

Znaczny wzrost wartoœci si³y Y wymaganej dla przesu-niêcia ko³a po osi zestawu ko³owego w fazie zmiany szero-

4343434343

7-8/ 2000

koœci rozstawu mo¿e przyczyniæ siê do uniesienia ko³a, to-cz¹cego siê w tym przypadku bokiem obrze¿a po boku rowkaszyny jezdnej. St¹d dla zabezpieczenia przed wyjœciem obrze-¿a z rowka szyny istotne znaczenie ma stan równowagi si³dzia³aj¹cych w punktach B (rys. 14b i c).

Uwzglêdniaj¹c tarcie w tych punktach mo¿na przedsta-wiæ zale¿noœci miêdzy si³ami Y1, Y2 i Q dla po³o¿eñ, w któ-rych punkty styku z szyn¹ znajduj¹ siê na prostoliniowychczêœciach boków rowka nachylonego pod k¹tami γ1 i γ2.

Si³y wypadkowe R1 i R2, pochodz¹ce od si³ Y1, Y2 i ob-ci¹¿enia Q, rozk³adaj¹ siê na dwie sk³adowe N1 i N2 skiero-wane prostopadle do boków rowka oraz T1 i T2 bêd¹cychrzutami reakcji R1 i R2 na te p³aszczyzny.

Si³y tarcia w punktach B wynosz¹ N1µ i N2µ (µ –wspó³czynnik tarcia) i wynikaj¹ ze œlizgowego ruchu obrze-¿a wzglêdem rowka w szynie, a zwroty ich s¹ przeciwnedo kierunku œlizgania.

Je¿eli si³y tarcia s¹ w równowadze z si³ami T1 i T2, tobieg ko³a jest ustalony. Dodatnia wartoœæ si³ wypadkowychT1 – N1µ i T2 – N2µ powoduje przesuw ko³a w dó³, a punktstyku B przemieszcza siê po powierzchni rowka do miejscaw którym nast¹pi stan równowagi. Gdy wypadkowa si³ T1– N1µ i T2 – N2µ jest ujemna, punkt styku B przemieszczasiê w górê. Mo¿e to byæ spowodowane znacznym wzrostemsi³ Y1 lub Y2.

Istnieje zatem podstawowa koniecznoœæ takiego zapro-jektowania po³¹czenia ko³a z osi¹ zestawu, by si³y Y1 i Y2przesuwaj¹ce ko³o na torowym stanowisku przestawczymnie osi¹ga³y wartoœci niebezpiecznych. Dodatkowo dla zwiêk-szenia bezpieczeñstwa, w otoczeniu szyny rowkowej umiesz-czono szyny zabezpieczaj¹ce.

Warunkiem bezpieczeñstwa przed wyjœciem ko³a z rowkaszyny jest spe³nienie kryterium Nadala, okreœlone z przyjê-cia opisanej równowagi si³ o charakterze statycznym:

T1 = N1µ oraz T2 = N2µ, wed³ug rysunku 14b i c.Schemat nabiegania ko³a na boki szyny rowkowej poka-

zano na rysunku 15 a i b. Kryterium bezpieczeñstwa jazdymo¿na wyraziæ w postaci:a) dla przejazdu z toru szerszego na tor wê¿szy (rys. 15a):

tgγ1 – µ cosδ1(Y1/Q)rzecz < (Y1/Q)nieb = ———————1 + µ tgγ1 cosδ1b) dla przejazdu z toru wê¿szego na tor szerszy (rys. 15b):

tgγ2 – µ cosδ2(Y2/Q)rzecz < (Y2/Q)nieb = ———————1 + µ tgγ2 cosδ2gdzie:

h1 h2tgδ1 = —— tgδ2 = ——xA1 xA2

Rys. 14. Wspó³praca ko³a z torowym stanowiskiem przestawczym

Rys. 15. Schemat nabiegu obrze¿a ko³a na boki rowka szyny jezdneja) przejazd przez torowe stanowisko przestawcze z toru szer-szego na tor wê¿szy; ko³o przesuwa siê w kierunku œrodkazestawu, b) przejazd przez torowe stanowisko przestawczez toru wê¿szego na tor szerszy; ko³o przesuwa siê w kierun-ku na zewn¹trz zestawu

4444444444

7-8/ 2000

oraz

xA1 = (r + h1) tgα tgγ1, xA2 = (r + h2) tgα tgγ2gdzie:α – k¹t nabiegu ko³a na szynê rowkow¹,γ1, γ2 – k¹ty nachylenia boków obrze¿a w p³aszczyŸnie

pionowej,δ1, δ2 – k¹ty zawarte miêdzy poziom¹ a liniami ³¹cz¹cy-

mi punkty B i C (rys. 15),µ – wspó³czynnik tarcia œlizgowego miêdzy obrze¿a-

mi ko³a i szyn¹ rowkow¹,xA1, xA2 – wyprzedzenie nabiegania,h1, h2 – g³êbokoœæ punktu styku,r – promieñ okrêgu tocznego,Q – nacisk pionowy ko³a na szynê,Y1, Y2 – si³a prowadz¹ca.

W tablicach 7 i 8 zestawiono wartoœci (Y1/Q)nieb i (Y2 //Q)nieb dla torowego stanowiska przestawczego obliczonez kryterium Nadala dla k¹tów γ1 = 75°, γ2 = 65°, wed³ugrysunku 13 w przypadku, kiedy k¹t nabiegu α = 0° (szynaprosta stanowiska) oraz gdy α = 0°23' (szyna u³o¿ona zbie¿-nie lub rozbie¿nie), zaœ h1 = h2 = 15 mm.

Z tablic 7, 8 i 9 wynika, ¿e na wartoœæ stosunku (Y/Q)niebwp³ywa korzystnie smarowanie rowka w szynie jezdnejzwiêkszaj¹ce wartoœæ stosunku (Y/Q) i prawdopodobieñstwoopadniêcia obrze¿a w dno rowka w momencie kontaktu ko³az szyn¹ zabezpieczaj¹c¹.

Zestawienie rzeczywistych wartoœci liczbowych i opisa-nego stosunku si³ podczas przejazdu przez torowe stanowi-sko przestawcze przedstawiono w tablicy 9, w której ozna-czono:Qrzecz – pionowy nacisk ko³a na szynê,Pp – si³ê wzd³u¿n¹ potrzebn¹ do wysuniêcia rygli tulei roz-

prê¿nej z rowka ko³a, przy przeskoku w drugi rowek,Pw – si³ê oporu przesuwu uwolnionego ko³a po osi zesta-

wu ko³owego obci¹¿onego si³¹ Qrzecz,Yrzecz – si³ê wzd³u¿n¹ konieczn¹ do przesuniêcia ko³a wzd³u¿

osi zestawu ko³owego.Poniewa¿ rozwa¿a siê stan graniczny, tarcie jest rozwiniête

i przyjmuje siê: r3 = r3max (tgr3max = m3) – k¹t tarcia.µ3 – wspó³czynnik tarcia miêdzy piast¹ ko³a a podpia-

œciem osi.Analizuj¹c otrzymane wyniki mo¿na stwierdziæ, ¿e bez-

pieczeñstwo jazdy po torach przy zablokowanych ko³ach,podczas normalnej eksploatacji, jest w pe³ni zagwarantowa-ne. Zdolnoœæ mechanizmów blokuj¹cych do przenoszenia si³poziomych wielokrotnie przekracza wartoœæ rzeczywiœciewystêpuj¹cych si³.

Podczas przejazdu zestawu przez torowe stanowiskoprzestawcze uzyskano nastêpuj¹ce wartoœci (Y/Q)rzecz:l dla wagonu pró¿nego o nacisku 5 t/oœ – 0,150÷0,644,l dla wagonu obci¹¿onego o nacisku 20 t/oœ – 0,087÷

÷0,580,l dla wagonu obci¹¿onego o nacisku 22,5 t/oœ – 0,085÷

÷0,578,l dla wagonu obci¹¿onego o nacisku 25,5 t/oœ – 0,082÷

÷0,576,a wiêc znacznie poni¿ej wartoœci (Y1/Q)nieb i (Y2/Q)nieb (tab.7i 8), co œwiadczy o zagwarantowaniu bezpieczeñstwa prze-jazdu przez to stanowisko.

q

Literatura[1] Suwalski R.: Wózek towarowy typu 4RS/N do automatyczne-

go ruchu przestawczego 1435/1520 mm. ZNTK Poznañ S.A.,maj 1998 (do u¿ytku s³u¿bowego PZNTK S.A.).

[2] Suwalski R.: Rodzina wózków typu 25AN do nowych i mo-dernizowanych wagonów pasa¿erskich oraz elektrycznych ze-spo³ów trakcyjnych. EMI-PRESS, £ódŸ 1996.

[3] Suwalski R.: SUW 2000 Polski system samoczynnej zmianyrozstawu kó³ do wagonów towarowych, osobowych i pojaz-dów trakcyjnych w transkontynentalnym ruchu kolejowym. PKPCARGO Katowice, lipiec 2000 (do u¿ytku s³u¿bowego sygna-tariuszy porozumienia).

[4] Suwalski R.: Analiza statyczna mechanizmu blokuj¹cego. CBKPKP Poznañ 1997 (do u¿ytku s³u¿bowego sygnatariuszy poro-zumienia).

[5] PKP CNTK Zak³ad Mechaniki Taboru. Pracownia Wagonów. Te-mat 4157/20. Badania dopuszczeniowe wagonów wyposa¿o-nych w automatyczny system zmiany rozstawu kó³ oraz nad-zór nad przeprowadzeniem ich testów eksploatacyjnych.Warszawa 1999.

Tablica 7WWWWWartoœci (artoœci (artoœci (artoœci (artoœci (YYYYY11111/////QQQQQ)))))nieb nieb nieb nieb nieb przy przejeŸdzie przez torowe stanowiskprzy przejeŸdzie przez torowe stanowiskprzy przejeŸdzie przez torowe stanowiskprzy przejeŸdzie przez torowe stanowiskprzy przejeŸdzie przez torowe stanowisko przestaw-o przestaw-o przestaw-o przestaw-o przestaw-cze z toru 1520 mm na 1435 mm, cze z toru 1520 mm na 1435 mm, cze z toru 1520 mm na 1435 mm, cze z toru 1520 mm na 1435 mm, cze z toru 1520 mm na 1435 mm, γγγγγ11111 = 75° = 75° = 75° = 75° = 75°

µµµµµ* ( ( ( ( (YYYYY11111/////QQQQQ)))))nieb nieb nieb nieb nieb ,,,,, α α α α α = 0°= 0°= 0°= 0°= 0° ( ( ( ( (YYYYY11111/////QQQQQ)))))nieb nieb nieb nieb nieb , , , , , α α α α α = 0°23'= 0°23'= 0°23'= 0°23'= 0°23'

0,25 1,801 2,266

0,10 2,645 2,980

Tablica 8WWWWWartoœci (artoœci (artoœci (artoœci (artoœci (YYYYY22222/////QQQQQ)))))nieb nieb nieb nieb nieb przy przejeŸdzie przez torowe stanowiskprzy przejeŸdzie przez torowe stanowiskprzy przejeŸdzie przez torowe stanowiskprzy przejeŸdzie przez torowe stanowiskprzy przejeŸdzie przez torowe stanowisko przestaw-o przestaw-o przestaw-o przestaw-o przestaw-cze z toru 1435 mm na 1520 mm, cze z toru 1435 mm na 1520 mm, cze z toru 1435 mm na 1520 mm, cze z toru 1435 mm na 1520 mm, cze z toru 1435 mm na 1520 mm, γγγγγ22222 = 65° = 65° = 65° = 65° = 65°

µµµµµ* ( ( ( ( (YYYYY22222/////QQQQQ)))))nieb nieb nieb nieb nieb ,,,,, α α α α α = 0°= 0°= 0°= 0°= 0° ( ( ( ( (YYYYY22222/////QQQQQ)))))nieb nieb nieb nieb nieb , , , , , α α α α α = 0°23'= 0°23'= 0°23'= 0°23'= 0°23'

0,25 1,233 1,670

0,10 1,683 1,932

* W warunkach suchych i czystych powierzchni wspó³pracuj¹cych obrze¿a ko³a i rowka szy-ny przyjmuje siê wartoœæ wspó³czynnika tarcia œlizgowego µ = 0,25, natomiast w przy-padku wprowadzenia warstewki smaru miêdzy te powierzchnie µ = 0,10.

Tablica 9

QQQQQrzeczrzeczrzeczrzeczrzecz [kN] PPPPPppppp [kN] µµµµµ33333 ρρρρρ33333 [°] PPPPPwwwww [kN] YYYYYrzeczrzeczrzeczrzeczrzecz [kN] YYYYY/////QQQQQrzeczrzeczrzeczrzeczrzecz0,05 2,86 1,65 3,75 0,150

25,0 2,1 0,10 5,71 4,88 6,90 0,2760,15 8,53 13,99 16,09 0,644

0,05 2,86 6,60 8,70 0,087100,0 2,1 0,10 5,71 19,53 21,62 0,216

0,15 8,53 55,94 58,04 0,580

0,05 2,86 7,43 9,53 0,085112,5 2,1 0,10 5,71 21,97 24,07 0,214

0,15 8,53 62,94 65,04 0,578

0,05 2,86 8,42 10,52 0,082127,5 2,1 0,10 5,71 24,90 27,00 0,211

0,15 8,53 71,33 73,43 0,576