Obręcze tramwajowe pełnią niezwykle ważną rolę w całym układzie jezdnym maszyny. My, pasażerowie, często zbyt mało szczególną wagę przykładamy do tych urządzeń. Nie interesują nas ani niezbędne atesty bezpieczeństwa, ani konstrukcja takich obręczy. Niniejszy artykuł skupia się więc na pogłębieniu tej wiedzy.
Kilka słów o odgórnie określonej formie
Koła jezdne obręczowe stosuje się w tramwajach dość często. Rozróżniamy koła tramwajowe napędne oraz koła tłoczne. Te pierwsze wchodzą w skład układów napędowych. Jeszcze nie tak dawno temu stosowano koła, których konstrukcja oparta była na projektach kolejowych. To się jednak zmieniło. Koło tramwajowe dzisiaj nie posiadają pierścienia zaciskowego. Średnica obręczy zaś wynosi około 600 milimetrów. Koła składają się obecnie z piasty, czyli tzw. koła bosego, na którym osadza się obręcze tramwajowe. To elementy wyposażono w profil jezdny, czyli bieżnię koła, która współpracuje bezpośrednio z szyną. Koła bose, tj. piasty, mogą mieć formę ramienną albo tarczową.
Proces mocowania obręczy tramwajowej
Proces mocowania obręczy na piaście nazywa się obręczowaniem. Polega to na użyciu specjalnej nagrzewnicy indukcyjnej, którą rozgrzewa się do temperatury przewyższającej 250 st. Celsjusza. Następnie wykonuje się równomierne podgrzanie obręczy tramwajowej w wymaganych wymiarach. Wówczas do gry wchodzą konkretne prawa termodynamiki, czyli reguła rozszerzalności termicznej stali.
W wyniku zwiększenia temperatury, obręcz powiększa swoją dotychczasową średnicę. Kiedy to już mamy za sobą, trzeba osadzić piastę i zostawić wszystko do ostygnięcia. W efekcie tego procesu z kolei, obręcze tramwajowe zmniejszają się i powracają do pierwotnej średnicy. Tym oto sposobem zaciskają się na piastach, będącymi częścią zestawu kołowego. Krócej rzecz ujmując, obręczowanie opiera się na tzw. mocowaniu skurczowym. Aby zaś zdjąć obręcz z piasty, trzeba wziąć do ręki palnik i po prostu rozciąć obręcz.
Warto zaznaczyć, że obręczowanie to bardzo dobra metoda. Tak przygotowane elementy konstrukcyjne są perfekcyjnie obrobione, jak i idealnie wyważone do pracy na torach. Mocowanie skurczowe jest też gwarantem ich jakości, ponieważ szalenie trudno jest doprowadzić tramwaj do takiej sytuacji, aby koła bose i obręcze tramwajowe miały się rozdzielić i tym samym doprowadzić do poważnej katastrofy na torowisku.
Koła tramwajowe elastyczne
Koła obręczowe elastyczne to tego rodzaju elementy, gdzie zastosowano gumę jako dodatkowy czynnik mechaniczny w kwestii usprężynowania. Efektem jest zredukowanie masy niesuprężynowanej w podwoziu tramwaju. Układy sprężyste w kołach tramwajowych niwelują drgania, co bezpośrednio wpływa na komfort pasażerów, ponieważ zmniejsza się emisja hałasu w czasie jazdy po torach oraz wibracje nie są uciążliwe. To dość istotne, zwłaszcza gdy trzeba jechać tramwajem na drugi koniec miasta, prawda? Bez tego typu rozwiązań dłuższa podróż byłaby po prostu nie do zniesienia. Co poniektórzy z nas nawet mogliby doznać przez to uszczerbku na zdrowiu.
Pierwszy stopień usprężynowania to filtr pomiędzy kołami i ramą wózka. Drugi stopień zaś znajduje się pomiędzy ramą wózka i nadwoziem. Koła są w tym wszystkim dodatkowym elementem elastycznym, który jednak zamyka całość. Jest to też najważniejsza część zestawu, ponieważ koła, a wiec i obręcze tramwajowe, stanowią bezpośrednią formę kontaktu miedzy pojazdem a szyną.
W układach elastycznych jest wiele interesujących rozwiązań inżynierii motoryzacyjnej. Stosuje się więc układy ze specjalnymi wstawkami elastycznymi jak krążki, pierścienie gumowe albo segmenty metalowo-gumowe. Bez względu jednak na typ rozwiązań elastycznych, są one montowane zawsze w ramach budowy koła.
Napięcie elektryczne w obręczach tramwajowych
Tramwaje to pojazdy napędzane elektrycznie. Koła w tramwajach wchodzą więc w skład elektrycznego obwodu głównego. W gruncie rzeczy obręcze tramwajowe stoją na przeszkodzie toru prądowego, doprowadzając w ten sposób do poprawnego uziemienia całego tramwaju.
W standardowych kołach nieelastycznych stalowa obręcz dotyka bezpośrednio piasty, więc prąd z osi zestawu kołowego przechodzi przez koła bezpośrednio na szyny. Elementy elastyczne tymczasem są świetną izolacją dla ruchu prądu powrotnego. W związku z tym używa się tzw. mostków – łączników – bocznikujących, które omijają elementy elastyczne.
Naprawa obręczy tramwajowych
Oczywiście czymś zupełnie naturalnym jest fakt, że w procesie eksploatacji tramwaju obręcze ulegają zużyciu. Naprawy regeneracyjne i bieżąca konserwacja (dokładne smarowanie oraz czyszczenie) jest więc czymś istotnym dla bezpieczeństwa podróżujących i innych uczestników ruchu drogowego. Aby zwiększyć trwałości obręczy oraz przedłużyć ich żywotność, dokonuje się reprobacji. To proces obróbki skrawaniem profilu koła. Żeby przywrócić prawidłowy profilu płaszczyzny tocznej koła, obtacza się ją na specjalistycznych tokarkach. To oczywiście tylko jedna z procedur naprawczych.
