Układy oparcia i prowadzenia nadwozi > Oparcie nadwozia z zastosowaniem układu bujakowego z czopem lub łożyskiem

Układ bujakowy należy do rozwiązania z pośrednim oparciem nadwozia na wózku. Pomiędzy ramą wózka, a nadwoziem zastosowany jest pośredni element w postaci belki bujakowej. Belka ta na końcach opiera się poprzez sprężyny drugiego stopnia usprężynowania na ramie wózka. Belka bujakowa związana jest z nadwoziem w sposób umożliwiający obrót wózka względem nadwozia. Obrót wózka może być realizowany przez zastosowanie układu:
- czopa skrętu zabudowanego w nadwoziu oraz gniazda czopa skrętu znajdującego się w belce bujakowej,
- łożyska wielkogabarytowego lub pierścienia montowanego pomiędzy belką bujakową, a nadwoziem.

Amortyzacja drgań pomiędzy wózkiem, a nadwoziem realizowana jest z zastosowaniem elementów sprężystych w postaci stalowych walcowych sprężyn naciskowych lub sprężyn metalowo-gumowych. Układ sprężyn poza amortyzacją drgań zapewnienia również niezbędną podatności wózka względem nadwozia w płaszczyźnie pionowej.

W poniższym przykładzie zastosowany jest układ w którym czop skrętu nadwozia osadzony jest w stożkowym gnieździe czopa belki bujakowej. Przez zastosowany stożkowy kształt i gabaryty czopa oraz gniazda, elementy te odpowiadają zarówno za przeniesienie sił trakcyjnych, obrotowość wózka, ale również za oparcie nadwozia (tzw. oparcie środkowe), czyli przenoszenie obciążeń pionowych z nadwozia na wózek.

Schemat oparcia środkowego z układem bujakowym i czopem skrętu
A - belka bujakowa
B - gniazdo czopa skrętu
C - sprężyny
D - odbijaki ruchów podłużnych i poprzecznych


   
Wózek z belką bujakową i oparciem środkowym nadwozia przez czop skrętu (opis na powiększeniu)

Czop skrętu w nadwoziu

 
Belka bujakowa i gniazdo czopa skrętu


Nadwozie podczas osadzania na wózku

W omawianym rozwiązaniu przenoszenie sił wzdłużnych i poprzecznych z ramy wózka na belkę bujakową realizują odbijaki ruchów wzdłużnych i poprzecznych zabudowane pomiędzy poprzecznicami ramy wózka i belką bujakową.

 
Odbijaki

Sprężyny usprężynowania występują w układzie podwójnym: zewnętrzna sprężyna metalowo-gumowa i wewnętrzna sprężyna stalowa naciskowa.

 
Zespół sprężyn (opis na powiększeniu)

W zależności od zastosowanego rodzaju sprężyn oraz stopnia tłumienia drgań, sprężyny mogą być wspomagane tłumikami hydraulicznymi. Typowa sprężyna stalowa naciskowa nie ma cech samohamowności więc jej działanie wspomaga się tłumikiem, który tłumi drgania. Za odpowiednie tłumienie (amortyzację) drgań może odpowiadać wspomniany tłumik, elementy gumowe w ramach zespołów sprężyn lub w razie potrzeby obydwa te układy. Rodzaj zastosowanego układu kinematycznego jest też zależny od wymaganej stateczności poprzecznej pojazdu.

Tłumik hydrauliczny pionowy wspomagający pracę sprężyn (opis na powiększeniu)

Na poniższej fotografii przedstawiony jest powyższy układ bujakowy w widoku od spod tramwaju.


Układ bujakowy - widok od spodu tramwaju (opis na powiększeniu)

Poniżej opisane rozwiązanie przedstawia układ bujakowy, w którym czop skrętu odpowiada za przenoszenie sił wzdłużnych i poprzecznych oraz obrotowość wózka. Z racji walcowego kształtu czopa i odpowiadającemu mu gniazda (nie stożkowe), czop taki nie może przenosić obiciążeń pionowych. Zastosowany tu jest układ oparcia środkowo-bocznego. Na belce bujakowej zabudowane są ślizgi, które współpracują z odpowiednimi powierzchniami ślizgowymi w nadwoziu. Elemety te pełnią rolę oparcia nadwozia - stabilizacji nadwozia względem belki bujakowej wózka.


Schemat oparcia środkowego z układem bujakowym i czopem skrętu
A - belka bujakowa
B - gniazdo walcowego czopa skrętu
C - sprężyny
D - cięgna podatne
E - tłumik hydrauliczny poprzeczny
F - odbijaki poprzeczne
G - tłumiki hydrauliczne pionowe
H - ślizgi środkowe i boczne oparcia nadwozia



Nadwozie na wózku z układem bujakowym


Nowoczesny wózek z układem bujakowym (opis na powiększeniu)

 
Belka bujakowa z widocznymi ślizgami (opis na 1 powiększeniu)

 
Przykładowe czopy skrętu (walcowe) i środkowe ślizgi środkowe w nadwoziu

Gniazdo czopa skrętu (walcowe) i ślizgi środkowe na belce bujakowej

Belka bujakowa analogicznie jak w poprzednim rozwiązaniu oparta jest na ramie wózka przez sprężyny. W tym przypadku zastosowane są dwie pojedynczne sprężyny śrubowe naciskowe.

Sprężyna śrubowa naciskowa i tłumik hydrauliczny pionowy (opis na powiększeniu)

W omawianym rozwiązaniu przenoszenie sił trakcyjnych z ramy wózka na belkę bujakową realizują podatne cięgna skośne (prowadniki). W zakresie tłumienia drgań poprzecznych zastosowany jest tłumik hydrauliczny. W przypadku gdy siły poprzeczne przekraczają wartości tłumienia przez tłumik, działanie tych sił przejmują obijaki ruchów poprzecznych, ograniczające przesuw poprzeczny belki bujakowej względem ramy wózka.

   
Cięgno podatne (prowadnik) i tłumik poprzeczny (opis na powiększeniu)


Odbijaki ruchów poprzecznych wózka względem belki

Belki bujakowe - widok od spodu (opis na powiększeniu)

Poniżej przykład zabudowy układu bujakowego wózka tocznego w strefie niskiej podłogi. Konieczność obniżenia gabarytów wózka spowodowało zastosowanie czterech (po dwie na stronę) mniejszych gabarytowo sprężyn stalowych naciskowych pomiędzy ramą wózka, a belką bujakową.

   
Wózek skrętny z oparciem bujakowym - człon niskopodłogowy tramwaju (na fot. 2 strzałką wskazane jest gniazdo czopa skrętu, opis układu na 3 powiększeniu)

Poniżej przykład rozwiązania w którym podatne cięgna (porwadniki) mocowane pomiędzy ramą wózka i belką bujakową zamontowane są po zewnętrznych stronach wózka.

 
Podatne cięgna (prowadniki) po zewnętrznej stronie wózków (opis na powiększeniach)

W kolejnym rozwiązaniu przedstawiony jest układ bujakowy z oparciem środkowym nadwozia tramwaju niskopodłogowego. Zastosowano tu sprężyny metalowo-gumowe oraz łożysko wielkogabrytowe. Łożysko służy podobnie jak czop skrętu w pierwszym rozwiązaniu (czop stożkowy) do przenoszenia sił trakcyjnych, zapewnienia obrotowości wózka, ale również przenoszenia obciążeń pionowych (brak ślizgów bocznych). Łożysko wiąże belkę bujakową z nadwoziem.


Schemat oparcia środkowego z układem bujakowym i łożyskiem
A - belka bujakowa
B - gniazdo łożyska wielkogabarytowego
C - sprężyny metalowo-gumowe
D - tłumiki hydrauliczne pionowe
E - tłumik hydrauliczny poprzeczny
F - odbijaki wzdłużne
G - odbijaki pionowe

Wózek tramwaju niskopodłogowego z układem bujakowym (opis na powiększeniu)


Łożysko w nadwoziu

Łożysko jest przykręcone przez zestaw śrub do gniazda w nadwoziu i gniazda w belce bujakowej.

   
Belka bujakowa, gniazdo łożyska i sprężyny metalowo-gumowe (opis na powiększeniu)

Belka bujakowa opiera się na czterech pakietach sprężyn metalowo-gumowych wspartych na ramie wózka. Siły trakcyjne przenoszone są z ramy wózka na belkę przez sprężyny oraz odbijaki wzdłużne. Ruchy poprzeczne amortyzowane są przez tłumik hydrauliczny poprzeczny. W przypadku wyczerpania jego zakresu podatności (tłumienia), siły poprzeczne przejmują odbijaki poprzeczne zabudowane pomiędzy belką bujakową, a podłużnicami ramy wózka. Pionowy zakres pracy sprężyn jest ograniczany odbijakami pionowymi.


Sprężyny metalowo-gumowe, tłumik pionowy i odbijak pionowy (opis na powiększeniu)


Belka bujakowa i odbijaki poprzeczne (opis na powiększeniu)


Przykładowy węzeł łożyskowy skrętu na belce bujakowej (zabezpieczony przed zabrudzeniami)