A vasúti járművek általában járműfüzérré – vonattá – összekapcsolva a pálya alrendszer leg-felső elemén a sínfejek által megvalósított támasztó- és vezetőhatás érvényesülése mellett gördülnek tova a rájuk ható eredő pályairányú erők által meghatározott módon.
A vasúti járművek lehetnek vonóerő-kifejtésre alkalmasak – ezek a vontatójárművek és le-hetnek olyanok amelyek vonóerőt nem képesek kifejteni. Ez utóbbiak a vontatott járművek, a vasúti kocsik. A fékrendszerrel való ellátottság szempontjából ma már el lehet mondani, hogy mind a vontató, mind a vontatott járművek fel vannak szerelve saját fékberendezéssel. A von-tatójárművekre ható vonóerő kifejtése alapvetően a kerék sín kapcsolatban valósul meg. A vonóerőt a kerékpárokra ható hajtónyomaték kényszeríti ki a kerék és a sín gördülőkapcsolati helyén. A fékezőerőt is mind a vontató- mind a vontatott járművek esetében a kerékpárokra működtetett fékezőnyomaték kényszeríti ki a kerék és a sín gördülőkapcsolati helyén.
csatlakozó kocka- kő-burkolat csatlakozó asz- faltburkolat
vasbeton tálca szorítógumi (gumizsinór)
gumialátét vályús tömbsín
4 mm-es bebetonozott acél profillemez
A vasúti járműveknél a következő fő részrendszereket különböztetjük meg:
1.) Futómű (a kerékpár, vagy egyedi felfüggesztésű kerék)
2.) Hordmű (A kerékpár és a kocsiszekrény közötti szerkezet, rugózás, csillapítások stb., mely a kerékpár és a szekrény között fellépő összes függőleges ill. vízszintes erőhatást fel- veszi. Ennek első eleme a tengelyágy, azaz a csapágyazás, utolsó pedig a hordmű-szekrény, vagy hordmű-forgóváz kapcsolat.)
3.) Alváz, forgóváz és a kocsiszekrény 4.) Vonó- és ütközőkészülék
5.) Fékberendezés és vezérlése (a kerékpárokra fékezőnyomaték működtetése) 6.) Tengelyhajtómű (a kerékpárokra történő hajtónyomaték működtetése) 7.) Hajtásrendszer, gépi berendezés, és vezérlése
9.) Belső berendezés 4.3.1 A futómű
A vasúti futóművek esetében a közös tengelyre szerelt két kerék együtteseként előálló vasúti kerékpárt tárgyaljuk. Csak megemlítjük, hogy elképzelhető egyedileg csapágyazott kerekek-kel kialakított futómű is. A kerékpár esetén (lásd a 25. ábrát) a kerekek a tengely agyülésére szilárd illesztésű (sajtolt) kötéssel vannak rögzítve. A kerekek a tengellyel együtt forognak.
25. ábra Az abroncsos vasúti kerékpár felépítése
nyomkarima-távolság: 1425 mm
Megj: Küllős és tárcsás kerék egy tengelyen a valóság-ban nem fordul elő, az ábrávalóság-ban csakis a szem-léltetés végett szerepel így! Ma már szinte kizá-rólagos a tárcsás kerekek alkalmazása.
tengelycsap csaprózsa
nyomkarima
behengerelt rögzítőgyűrű A középső tengelyrész neve: tengelytörzs
Mint az ábrán látható, a kerekek profilos futófelülettel vannak kialakítva. A profilozás alap-esetét a kerekek futófelületének kúpos kialakítása képezi, ami azt eredményezi, hogy a vala-mely zavaró hatás következtében keresztirányban kitért kerékpár igyekszik a pálya közepe fe-lé visszatérni. Az így kialakuló közel szinuszos pályájú inherens „kígyózó” mozgással később részletesebben is foglalkozunk. Jellegzetes része a kerékabroncsnak a körbefutó perem, az ún.
„nyomkarima”. A kerékpár nyomkarimája egyenes pályán és kis görbületű (nagy sugarú) íves pályán kialakuló üzemszerű futása során nem is ér hozzá a sínfejhez, csupán biztonsági funk-ciót tölt be. Kis sugarú pályaívekben a nyomkarima érintkezés bekövetkezhet, és a járművet az ívbe befordító terelőerő a nyomkarimán ébred. A nyomkarima meredeken kúpos felülete és a kúpos keréktalpi felület lekerekítéssel kapcsolódik a „hónalj”-ban. Több szempont szól amellett, hogy a keréktalp kialakítás a nyomkarima közelében térjen el a kúpostól, azaz a nyomkarima közelében a futófelület meridiángörbéje már erősen eltérhet a kúpos felülethez tartozó egyenestől (lásd a 26. áb-rát). Az ilyen ún. progresszív” pro-filok esetében a nagyobb sebessé-geknél kedvezőbb a futás, és ben is – az extrém kis sugarú ívek-től eltekintve – gyakorlatilag elke-rülhető a nyomkarima érintkezés, és így a nyomkarimakopás sokkal kisebb lesz. A 27. ábrán két kerék-profil alakot mutatunk be. A MÁV M1 jelű profil hagyományos kúpos profil két kúpszöggel, a DB II. jelű pedig progresszív profil.
27. ábra A DB II. és a MÁV M1 kerékprofil geometriák 26. ábra A keréktalp kialakítása. Kúpos és progresszív
meridiángörbe a nyomkarima közeli részen
progresz-szív profilszakasz (intenzívebb visszatérítő erő) alapesetben kúpos felület,
meridiángörbéje: egyenes
nyomkarima
Fordítsuk figyelmünket a kerékpárra mint két tárcsából és azokat összekötő torziós rugóból felépülő lengésképes dinamikai rendszere. A 28. ábrán felrajzoltuk a vizsgálandó dinamikai modellt. A szerepeltetett 1 és 2 tehetetlenségű nyomatékú két tárcsát a tengelyt modellező st torziós merevségű rugó köti össze. A tengelyvégek szögelfordulását a 1 és 2 szö-gek azonosítják. Emlékeztetünk a torziós merevség meghatá-rozására és mértékegységére:
Mint az leolvasható, a torziós merevség a torziós rugó két végkeresztmetszete közötti egységnyi szögelfordulás-különbség létrehozásához tartozó csava-ró nyomaték számértékét adja. Figyelembe véve a kinetika M = alapegyenletét, és te-kintetbe véve, hogy az szöggyorsulás a szögkitérés idő szerinti második deriváltja, adódik a következő két egyenletből álló mozgásegyenlet-rendszer:
A fenti két egyenletet átalakítjuk. Az egyenletek explicitté tétele után az első egyenletből ki-vonva a másodikat:
függvényegyenletet kapjuk, ami viszont az Általános járműgéptan c. tárgyból ismert módon a harmonikus lengőmozgás függvényegyenlete. A kialakuló harmonikus lengőmozgás sajátkör-frekvenciájára az ugyancsak ismert
képlet adódik. A torziós lengés sajátfrekvenciája pedig ismert módon f = /2 , [f] = Hz (Hertz).
1 1 1 2
csapágy
4.3.2 A vasúti jármű hordműve - csapágyazás, rugózás, csillapítás
A vasúti járművek kerékpárjait csapágyazásban kell megtámasztani. A csapágy háza nem fo-rog és a jármű haladó mozgást végző részeihez van rögzítve. A csapágy csúszó vagy gördülő felületein a kerekek forgása közben is lehetőség van a kerekek forgás tengelyére merőleges (függőleges vagy hosszirányú), és a forgástengelybe eső (axiális) erők átvitelére. A csapágy-ház a jármű többi részéhez rugózottan van bekötve, a pályáról jövő lökések lágyabb felvétele az utasok kényelme valamint a rakomány károsodásmentes továbbítása érdekében. A rugó-zással összekapcsolt járműrészek lengőmozgási amplitúdójának csökkentése és fokozatos megszüntetése érdekében a rugózással párhuzamosan működő energiaemésztő lengéscsillapí-tók beépítése szükséges.
4.3.2.1 Csapágyak
A 29. ábrán szemléltetjük a kerékpára ható függőleges erők csapágyazáson való átvitelét. A kerékpár tengelye mint kéttámaszú tartó működik és a csapágyakon a tengelyre rávitt F1 és F2
függőleges terhelőerőket közvetíti a sínfejek által képviselt alátámasztó rendszerre. A csapágyazás lehet sik-ló (csúszó) vagy gördülő csapágya-zás. A csapágyat magát a csapágytok (csapágyház) foglalja magába. A csapágytok általában acélöntvényből készül és sok esetben vízszintesen osztva van. Az alsó és felső csapágy-ház-felet csavarkötéssel kapcsoljuk össze. A csapágyház feladata a csapágyat elszigetelni a nem kívánt környezeti behatásoktól (víz, por, egyéb szennyezés bejutását megakadályozni), továbbá a kenőanyag biztonságos be-fogadása és a kenési funkcióhoz alkalmas tárolása. A csapágyat kívülről a csavarkötéssel fel-szerelt csapágyfedél zárja le.