Pojezdy rámových vozidel

Nejjednodušší uspořádání pojezdu železničního vozu je rámový pojezd. Vůz s rámovým pojezdem má dvojkolí s pružícími prvky upevněné přímo ke spodku vozu (ke kostře - rámu vozu). Pokud nejsou pružící prvky dvojkolí upeněny přímo ke spodku vozu, ale na samostatný rám, kterému je vůči spodku vozu umožněn pohyb, potom se jedná o podvozkové uspořádání pojezdu. Vozy s rámovým pojezdem jsou s ohledem na vybočování skříně vozu v oblouku (obr. 3) konstruovány jako dvounápravové, případně s vloženou nápravou uprostřed.

obr.1: rámový pojezd

Při zvyšování únosnosti vozu bylo nutno současně dodržet zatížení náprav, s ohledem na přechodnost tratě. U rámových vozidel je možné provést snížení nápravového tlaku podepřením vozu další nápravou (obr. 2). Vnitřní náprava, umístěná ve střední části délky vozu, v obloucích vybočuje a z tohoto důvodu je nutno vnitřní dvojkolí v rámovém uspořádání provést se zeslabenými okolky, nebo jako příčně posuvné.

obr.2: třínápravový vůz

Rejdová dvojkolí

Možnosti konstrukce rámových vozů, zejména jejich délky, jsou limitovány rozvorem dvojkolí (vzdálenost os krajních dvojkolí vozu). Při zvětšování rozvoru dochází k nevýhodnému postavení dvojkolí v oblouku koleje. Pokud by dvojkolí vozu měla pevný rozvor (obr 3), kdy osa náprav zůstává kolmo k podélné ose vozu, je s ohledem na průjezd obloukem přípustný rozvor jen 4,5 metru.

obr.3: animace pevný rozvor/radiální poloha dvojkolí

Pro větší rozvor je nezbytné, aby dvojkolí vozu měla možnost zaujmout radiální polohu (obr. 3), tedy polohu při které osa dvojkolí směřuje do středu oblouku. Vůz s takto uspořádaným pojezdem se nazývá vůz s rejdovým dvojkolím.

Vedení dvojkolí

Schopnost dvojkolí samovolně zaujmout radiální polohu závisí na konstrukci vedení dvojkolí, které stabilizuje dvojkolí vůči spodku vozu v příčném a podélném směru. Jednou z možností je provázání dvojkolí příčnými vazbami (obr. 4). U rámových vozů se jako vedení dvojkolí ustálila rozsochová konstrukce, kdy jsou ložiskové skříně (obr. 5 poz. 1) vedeny v podélném i příčném směru dvojicí rozsoch 2. Mezi vodítky rozsoch a osazením ložiskové skříně jsou ponechány příčné vůle X2 (obr. 5). V podélném směru jsou mezi rozsochami a boky ložiskové skříně ponechány podélné vůle X1. Vůle v rozsochovém vedení v součinnosti s vypružením umožňují dvojkolím zaujmout radiální polohu.

obr.4: provázané nápravy	obr. 5: vůle v rozsochovém vedení

Podle UIC 517 se potřebné podélné vůle dvojkolí v milimetrech rovnají trojnásobku rozvoru vozu v metrech. Zvětšování podélné vůle v rozsochovém vedení však brání konstrukční řešení rámového pojezdu. Protože je ložisková skříň zatěžována nad osou nápravy, kde se pružnice (obr. 6 poz. 2) opírá o horní stranu ložiskové skříně 1,

obr.6: rozsochové vedení dvojkolí

není ložisková skříň plně stabilní. Velikost podélné vůle je tedy omezena z důvodu vyloučení možnosti vzpříčení ložiskové skříně v rozsochách.

Rozsochy 5 tvoří dvojici pravítek upevněných ke spodku vozu 8, mezi kterými se pohybuje ložisková skříň 1. V příčném směru je ložisková skříň vůči rozsochám vedena pomocí svých osazení 6, která mohu být pouze na vnější straně rozsoch (obr. 5), nebo na vnitřní i vnější straně (oboustranné vedení). Obě rozsochy ve spodní části spojuje rozsochová spona (obr. 6 poz. 7), která zabezpečuje rozdělení podélného zatížení na obě rozsochy.

Vypružení

Mezi dvojkolím a vozovou skříní jsou řazeny prvky vypružení, které mají zajistit především rovnoměrné rozdělení svislých kolových sil na nerovnostech koleje a snížení dynamických účinků na vozidlo i trať při jízdě s cílem zvýšit komfort cestování a ochránit náklad i konstrukci před velkými dynamickými rázy.

Skříň vozu je na koncích listové pružnice (obr. 6 poz. 2) zavěšena pomocí šikmých závěsů 3. Pružnice (svislý pružící prvek) přenáší zavěšenou hmotnost vozu spodní stranou své objímky na horní plochu ložiskové skříně 1. Závěsy 3 jsou ke koníkům 4 přivařeným (dříve nýtovaným) na spodní straně podélníků spodku vozu 8 vázány pomocí svorníků.

Jednoduché závěsy pružnice

Závěsy pružnic jsou v podélném směru orientované šikmo z důvodu stabilizace dvojkolí v rovnovážné poloze, kdy při vychýlení ložiskové skříně v podélném směru vzniká síla vracející ložiskovou skříň do střední polohy mezi rozsochami. Takto je zajištěno podélné vypružení dvojkolí, které zmírňuje podélné rázy při rozjezdu a brzdění a zamezuje trvalému kontaktu pohybující se ložiskové skříně s rozsochami, což snižuje jejich opotřebení. Vratná síla příčně vychýlených závěsů (s výjimkou plochých závěsů) a pružnost rozsoch v příčném směru (při větší výchylce) tvoří příčné vypružení rámového pojezdu.

Ploché závěsy (obr. 6 poz. 3) neumožňují téměř žádný pohyb v příčném směru, jsou proto použitelné u vozidel s pevným rozvorem dvojkolí do 4,5 m.

Oblíkové závěsy (obr. 7) dovolují značnou příčnou výchylku a umožňují tak konstrukci rejdových dvojkolí. Na svornících 2 jsou navlečeny kladky, do jejichž výřezů zapadají oblíky 1.

Hraníkové závěsy (obr. 8) vznikly dalším vývojem. Místo kladek jsou použity hranaté kameny se žlábkovým sedlem. Hraníky díky většímu tření podstatně lépe tlumí příčné kmitání a umožňují použití pro vyšší rychlosti.

obr.7: pružný oblíkový závěs	obr.8: hraníkový závěs

U dvounápravových osobních vozů (dnes už pouze historických), kde je s ohledem na polohu přechodových můstků nutno zajistit přesnou výšku nárazníků a pro lepší chodové vlastnosti přesně nastavit kolové tlaky, byl mezi závěs pružnice a koník vložen stavěcí šroub (obr. 7 poz. 3), který díky upevňovací matici 4 umožňoval pojezd výškově stavět. Pro změkčení vypružení bylo k listovým pružnicím u osobních vozů sériově řazeno přídavné vypružení, které zajišťovaly buď pryžové vložky 5, nebo vinuté pružiny. Zde se nejedná o dvojité vypružení, to by vzniklo pouze v případě, že bychom mezi sériově řazené pružící prvky vložili větší hmotu (rám podvozku). Orientace šikmých závěsů, které se směrem nahoru sbíhají, se ustálila z montážního důvodu, kdy při vyvazování dvojkolí vozu zvedající se koníky minou oka pružnic, což se nestane při orientaci opačné, která je na obr. 9.

obr.9: vůz Ci, rok výroby 1911 až 1916.

Jednotný pojezd podle UIC 517

Od šedesátých let dvacátého století je zaváděno jednotné uspořádání rámového pojezdu podle UIC 517, u kterého je prodloužena efektivní délka závěsů pružnic, což vede ke snížení vlastní frekvence příčného kmitání. K rezonanci vlastního kmitání pojezdu se sinusovým pohybem volně vedených dvojkolí tak dojde v oblasti nižších rychlostí (kritická rychlost). Pojezd je tak provozován rychlostí vyšší než je jeho kritická rychlost, proto se příčné vypružení s dvojitými hraníkovými závěsy nazývá nadkritické příčné vypružení. Pojezd UIC 517 lze provozovat rychlostí až 120 km/h při maximálním nápravovém zatížení až 22,5 tun.

U jednotného pojezdu podle UIC 517 pro dvounápravové nákladní vozy (obr. 10) je podélná i příčná vůle v rozsochovém vedení 20 mm (nezávisle na rozvoru). Rozsochy 4 mají po vyčerpání příčné vůle s ložiskovou skříní 7 funkci příčné pružiny, proto je příložka rozsochy 6 velice úzká. Rozsocha je tvořena bezvrubou deskou z výšepevnostní oceli, která je přinýtována nebo přivařena k podélníku spodku vozu 8. Pojezd je možné výškově stavět (po ochabnutí pružnice nebo soustružení kol) vkládáním vyrovnávacích kroužků 9 mezi opasek pružnice 1 a ložiskovou skříň 7. Narážka pružnice 10 chrání pružnici proti poškození při přetížení vozu.

obr.10: jednotný pojezd podle UIC 517

1	pružnice, zde parabolická (více v článku)	5	rozsochová spona
2	dvojitý závěs pružnice	6	příložka rozsochy
3	koník	7	ložisková skříň
4	rozsocha	8	podélník vozu
9	vyrovnávací kroužek	10	narážka pružnice

Dvojitý hraníkový závěs

Dvojice hraníků (obr.12 pozice 2), spojených článkem závěsu 3, tvoří jednu stranu závěsu. Kameny se žlábkovým sedlem 4 jsou vázány na svorníky a zajištěny třmenovými pojistkami 5. Při příčném vychýlení závěsu dojde po vyčerpání vůle 10 mm (vůle mezi dorazem článku závěsu a stěnou koníku, zhruba v půlce délky závěsu) ke kontaktu článku závěsu 3 a stěny koníku 1 (na animaci obr. 11 a na obr. 12 znázorněno jako DOTEK).

Příčné vypružení

Příčné vypružení funguje tak, že při výchylce do 15 mm (výchylka na konci délky závěsu) se vychyluje závěs v celé své délce. Při dosažení 15 mm se charakteristika lomí, článek závěsu dosedne na stěnu koníku a dále se vychyluje pouze polovina závěsu (efektivní délka závěsu je zkrácena asi na polovinu, vypružení je tužší), viz animace obr. 11.

obr.11: animace funkce závěsu	obr.12: dvojitý závěs

Po dalších 5 mm dosedne osazení skříně ložiska na rozsochu. Další pohyb v příčném směru je provázen vychylováním pouze horních hraníků a paralelně působící vratnou silou ohýbané rozsochy. Příčné vypružení je tedy progresívní.

Tlumeni

Všechny pohyby ložiskové skříně vůči spodku vozu jsou tlumeny působením tření. Svislý pohyb je tlumen třením mezi listy pružnice, příčný pohyb je tlumen třením hraníků (obr. 12 poz. 2) v sedlech kamenů 4 a podélný třením kamenů při pootáčení na svornících.

vagony. cz / pojezdy / pojezdy rámových vozidel