background image

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. 

background image

T. Piechowiak   4 Podwozie, wózek 

2 / 17

 

Typowa konstrukcja wózka pojazdu trakcyjnego składa się z: 

- ramy (ostoi), 
- zestawów kołowych tocznych lub napędnych 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. 

background image

T. Piechowiak   4 Podwozie, wózek 

3 / 17

 

 

  

W pojazdach szynowych wykorzystuje się: 
- zestawy kołowe:  
 

- obręczowe 

 

- monoblokowe 

- koła indywidualne

 

 

background image

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.  

background image

T. Piechowiak   4 Podwozie, wózek 

5 / 17

 

 

Koła sprężyste 

 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

Koło tramwaju 105 N 

background image

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

). 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

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. 

background image

T. Piechowiak   4 Podwozie, wózek 

8 / 17

 

 

 

Przekrój maźnicy 

background image

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 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

background image

T. Piechowiak   4 Podwozie, wózek 

10 / 17

 

 
 
 
 
ICE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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

 

background image

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 

 

background image

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] 

 

 

 

background image

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 

background image

T. Piechowiak   4 Podwozie, wózek 

14 / 17

 

- sprężyny pneumatyczne, 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- sprężyny gumowe (daszkowe czyli Chevrona) 

 

background image

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) 

 

background image

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 

 

background image

T. Piechowiak   4 Podwozie, wózek 

17 / 17

 

Przykład elementów wózka 

 
 
 

 

Widok wózka z boku 

sprężyna pneumatyczna