B.) Gördülőcsapágyas ágytok
4.3.3 A vasúti forgóváz
(4.6) képletből számítható, míg a∙ sajátfrekvencia az
2
f
képlettel meghatározott, mértékegy-sége pedig: 1 H z
s
f .
A vasúti jármű futás közbeni nem kívánt ún.”parazita” mozgásait a 36. ábrán szemléltetjük a mozgásformák megnevezésével együtt. Három haladó (transzlatorikus) mozgás és három for-gó (rotatorikus) mozgás szerepel a merev testnek tekintett járműfelépítmény lengések között.
36. ábra A vasúti jármű hat parazita mozgása
4.3.3 A vasúti forgóváz
A forgóváz egy kis tengelytávú kéttengelyes járműnek fogható fel. Mint ilyen, jól beáll kisebb suga-rú pályán is. A hosszú járműveknél a kis sugasuga-rú ívekben a nagy tengelytáv miatt fellépő befeszülés, az ún. ékelt futás elkerülésére feltétlenül szükséges a két forgóvázas megoldás alkalmazása.
A forgóvázas jármű ívbenfutási viszonyait felülnézetben a 37. ábrán mutatjuk be.
x
37. ábra A forgóvázak elhelyezkedése a pályához és a járműtesthez képest ívbenfutáskor A forgóvázas cementszállító tartálykocsi oldalnézeti rajzát a 38. ábrán mutatjuk be.
Megjegyezzük, hogy az L forgócsaptáv, személykocsiknál és hosszabb teherkocsiknál 16-18 m is lehet. Jellegzetes személykocsi forgóváz szerkezetet a 39. ábrán láthatunk. A forgóváz kétlép-csős rugózású.
39. ábra. Jellegzetes lengőkaros ágytokbekötésű személykocsi forgóvázé A következő részben néhány jellegzetes forgóváztípust mutatunk be.
a forgóvázak szögkitérése:
L
1
2
1 ≠ 0, 2 ≠ 0
38. ábra Forgóvázas cementszállító tarálykocsi L =
gumirugók (rezgésgátló)
alváz forgóvázkeret
lengőkar
lengőkar forgócsap szekunder rugózás szekunder csillapítás himbagereneda
primer rugózás
csapágytok
primer csillapítás
Személykocsi forgóvázak
a.) A Kaláka III típusú forgóvázat a MÁV Dunakeszi Járműjavítóban fejlesztették ki az 1960-as években, kisebb átalakításokkal személykocsik alatt ma is használják. A csapágyru-gók lengéscsillapítását a csapágyvezetés súrlódása biztosítja, a himbarugózás függőleges len-géscsillapításáról pedig a forgóvázkeret és a himbagerenda közé kétoldalt elhelyezett hidrau-likus lengéscsillapítók gondoskodnak. 120 km/h sebességig használható, futásjósága efölött már nem megfelelő. 100 km/h-ig egyszeres, 120 km/h-ig pedig kettős féktuskós rendszert használnak (ez utóbbi esetben egy kereket összesen négy féktuskó fékez).
40. ábra A MÁV Kaláka III. típusú forgóváza
b.) A CAF GC-5 típusú forgóvázat a CAF spanyol vasúti járműgyár fejlesztette ki a MÁV ré-szére szállított személykocsikhoz. Engedélyezett sebessége 200 km/h, a fékezésről kerékpá-ronként három féktárcsa és forgóvázoldalanként egy-egy mágneses sínfék gondoskodik.
40. ábra A MÁV CAF GC-5 típusú nagysebességű forgóváza Teherkocsi forgóvázak
a.) A lemezkeretes teherkocsi (ORE) forgóváz esetében a hossztartókat középen a kereszttar-tó, a végeken pedig egy-egy U keresztmetszetű tartó köti össze merev keretté. A forgóváz egylépcsős rugózású (nincs szekunderrugózás), maximális tengelyterhe-lése 200 kN (azaz 20 t).
A kocsiszekrény a kereszttartóra szerelt ún. gömbfészkes forgótányéron fekszik fel. A forgó-vázak jelenleg nagy számban üzemben vannak.
41. ábra Az ORE–szabványos teherkocsi forgóváz
b.) Az Y 25 típusú teherkocsi forgóvázat Franciaországban az 1950-es évek végén kezdték fejleszteni. 120 km/h sebességig használható, így kettős féktuskókkal és automatikus raksúly-váltóval is felszerelték. (A raksúlyváltó feladata a kocsi rakott vagy üres állapotától függően a fékerő beállítása. Rakott kocsinál nagyobb erővel kell a féktuskókat a kerekekre szorítani a megfelelő féklassulás eléréséhez, míg üres kocsi esetén a túl nagy féktuskó-erő a kerék meg-csúszását okozhatja.) A hossztartókat középen a kereszttartó, a végeken pedig egy-egy U ke-resztmetszetű tartó köti össze merev keretté. Szekunder rugózása nincs, a lengéscsillapítást a csapágyvezetékek csapágyterheléstől függő súrlódása biztosítja. A kocsiszekrény forgótányé-ron a kereszttartóra fekszik fel. Jelenleg is számos vasúttársaságnál üzemben lévő típus.
42. ábra Y 25 típusú teherkocsi forgóváz Hajtott forgóvázak
a.) A hajtott kerékpárokat tartalmazó forgóvázak gyakori problémája a rendelkezésre álló hely csekély volta. A 43. ábrán bemutatásra kerülő villamosmozdony forgóváza esetében például a féktárcsák már nem férnek el a kerékpártengelyeken, ezért ezek egy-egy külön tengelyen kap-nak helyet a forgóváz két végén. Ezek a féktengelyek természetesen egy hajtóművön keresztül kapcsolatban állnak a kerékpártengellyel.
43. ábra Villamosmozdony forgóváza a vontatómotorokkal és a féktárcsákkal
b.) Marokcsapágyas tengelyhajtásra mutat példát a 44. ábrán felrajzolt BKV-HÉV MX/A motorkocsi forgóváz. Jól láthatók a marokcsapágyak, a féktárcsa, az egyfokozatú homlok-fogaskerekes ten-gelyhajtómű háza, a TC motorok, a csapágyvezetést megvalósító lengőkar, a forgóvázkeret, a him-bagerenda és a hajtott kerék.
44. ábra A BKV HÉV MX/A típusú hajtott forgóváz
szekunder hordrugók
primer csillapító primer rugó
féktárcsák villamos vontatómotorok
forgóvázkeret
marokcsapágyak féktárcsa
kerék csapágyfedél
forgóvázkeret himbagerenda egyenfeszültségű vontatómotorok
tengelyhajtómű (egyfokozatú homlokfogaskerékpár)
lengőkar
A bemutatott kétlépcsős rugózású személykocsi forgóváz hordművéhez tartozó eredő rugó-merevség a meghatározása előfeltételt jelent a kocsi rázólengései körfrekvenciájának számítá-sához. A 45. ábrán egyszerűsített vonalas vázlatban felvettük a 39. ábrán bemutatott forgó-vázban szereplő primer és szekunder rugókat.
45. ábra Vázlat a kétlépcsős rugózású forgóváz eredő rugómerevségének számításához
A vizsgált forgóváz esetén mind a négy primer hordrugó azonos sp merevségű és mind a négy szekunder hordrugó azonos ssz merevségű.
A négy primer hordrugó párhuzamosan kapcsolva támasztja alá a forgóvázkeretet, ezért a vizsgált forgóvázra a primer rugózás eredő rugómerevsége: spe 4sp . A négy szekunder hordrugó ismét csak párhuzamosan dolgozva támasztja alá járműszekrényt, ezért a vizsgált forgóvázra a szekunder rugózás eredő rugómerevsége: ssze 4ssz.
Mármost a vizsgált forgóvázban az primer és a szekunder rugózás sorba kapcsoltan működik (egyedi rugónként és eredőjükben is azonos erőt visznek át), így a teljes rugórendszer eredő me-revségét a primer rugózás spe és a szekunder rugózás ssze eredő merevségeivel bíró helyettesítő ru-gók sorba kapcsolásával adódó merevséget kell meghatároznunk. Figyelembe véve az eddig meghatározott részeredő merevségeket, továbbá a sorba kapcsolt rugók merevségét megadó is-mert „reciprok-szabályt” és azt a tényt, hogy a vasúti személykocsik szimmetrikus felépítésűek, úgy hogy a két forgóvázban érvényesülő eredő s1 és s2 merevségek azonosak, a következő ered-mény adódik a kocsiszekrényt a forgócsapoknál alátámasztó két rugó merevségére:
sz
A két forgóváz fentiek szerinti s1 és s2 eredő alátámasztó merevségű helyettesítő rugója pár-huzamosan dolgozva támasztja alá a kocsiszekrényt, ezért ezek eredője lesz az az eredő
he-ssz
lyettesítő rugó, amelynek merevségéből és a teljes kocsiszekrény tömegéből már meg lehet határozni a kocsi rázólengéseinek saját-körfrekvenciáját.
Ennek megfelelően kiszámítjuk a két forgóváz függőleges rugózását együttesen jellemző eredő se
függőleges támasztómerevségét a párhuzamosan kapcsolt s1 és s2 forgóváz merevségek figyelem-be vételével:
A kocsiszekrény tömegközéppont rázólengéseinek saját-körfrekvenciája a most nyert se eredő merevség és a kocsiszekrény msz tömege ismeretében meghatározható:
. (4.9)