درست مانند شاسی ماشین سواری شما، بوژی یک لوکوموتیو جزء ضروری قطار است.
با این حال، بوژی عملکرد بسیار بیشتری نسبت به یک شاسی معمولی خودرو دارد. بوژیها به سختی مورد توجه مسافران قرار میگیرند، اما این بوژی است که سیستم محرک لوکوموتیو، محور چرخ، ترمز، سیستم تعلیق، تجهیزات کمکی، مکانیزم هدایت و وزن تمام قطعات را حمل میکند.
به عبارت ساده، بوژی سازهای است در زیر بدنه راه آهن که تمام اجزای لوکوموتیو را حمل میکند و به هم متصل میکند و محورها و چرخها از طریق یاتاقانها متصل میشوند.
یک لوکوموتیو استاندارد راه آهن دارای دو بوژی است که معمولاً در نزدیکی انتهای خودرو قرار دارند. هر بوژی یک مجموعه ۴ چرخ یا کامیون ۶ چرخ است. بوژی همچنین به عنوان کامیون چرخ، کامیون یا به سادگی ماشین شناخته میشود و چرخ نیز به عنوان محور یا ژورنال شناخته میشود.
در این مطلب عناصر اصلی طراحی بوژی را برای شما توضیح خواهیم داد.
عناصر اصلی طراحی بوژی (با برق و بدون برق)
بوژیهای راه آهن زیرسیستمهای پیچیدهای در وسایل نقلیه راه آهن هستند و شامل سیستمهای ترمز، سیستمهای محرک شامل جفت گیربکس و موتورهای کششی برای مجموعه چرخهای موتوردار، فریمهای بوژی با سیستمهای فنری ثانویه، و زیرسیستمهای مجموعه چرخ هستند که اساساً مونتاژ دو چرخ و یک محور هستند.
اکسل باکس (حاوی سیستم یاتاقان اکسل باکس) که مستقیماً به چرخ و قاب بوژی متصل میشود. اکسل باکس بسیار به زیر سیستمها و اجزای دیگری مانند سیستمهای فنر اولیه، هدایت اکسل باکس، دمپرها، مکانیزمهای فرمان چرخها، دستگاههای برگشت زمین و همچنین حسگرهایی برای تشخیص پارامترهای عملیاتی و سیستمهای نظارت بر بوژی مرتبط است. علاوه بر این، زیرسیستمهای متصل به بوژی عبارتند از: سیستمهای روغنکاری فلنج چرخ، اتصالات مفصلی، یاتاقانهای چرخشی و یاتاقانهای ساده ویژه برای تکیهگاههای دمپر.
انواع وسایل نقلیه راه آهن مجهز به چرخ دندههایی هستند که میتوانند به صورت واگنهای ۲ یا ۳ محوره و یا به صورت خودروهای بوژی طراحی شوند. اصول طراحی ماشین دو محوره عمدتاً برای واگنهای باری اروپایی، لوکوموتیوهای شنتینگ و برای بخشهایی از واگنهای مفصلی مانند وسایل نقلیه راه آهن سبک طبقه پایین یا تراموا استفاده میشود. امروزه اکثر وسایل نقلیه ریلی مجهز به بوژیهایی هستند که عمدتاً دارای دو محور هستند، اما در برخی موارد مانند لوکوموتیوهای سنگینتر و قویتر از طرحهای ۳ محوره استفاده میشود.
طراحی بوژی برقی: بوژی یک خودروی سواری میتواند برقی یا بدون موتور باشد. در مورد خودروهای سواری بدون موتور، از یک یا دو لوکوموتیو برای حمل قطار استفاده میشود. در اینجا، لوکوموتیو دارای بوژی برقی است. با این حال، برای قطارهایی مانند مترو بین شهری، مترو، قطارهای سریع السیر، وسایل حمل و نقل انبوه از واحدهای چندگانه بوژی برقی استفاده میشود. سیستمهای محرکه معمولی در یک بوژی نیرودار شامل یک چرخ، یک جعبه دنده و یک موتور کششی هستند.
قاب بوژی
این ساختار اصلی ساخته شده از ورق فولادی یا فولاد ریختهگری است. امروزه با فرمت جعبه فولادی جوش داده شده ساخته میشود که در آن سازه به بخشهای توخالی به شکل مورد نیاز در میآید.
ترمز دیسکی و سیلندر ترمز
برای هر چرخ یک سیلندر ترمز هوا در نظر گرفته شده است و این سیلندر میتواند ترمزهای دیسکی را کار کند. بسته به پارامترهای طراحی و شرایط عملیاتی، برخی از بوژیها ممکن است دو سیلندر ترمز در هر چرخ برای ترمزهای سنگین داشته باشند.
هر چرخ دارای یک دیسک ترمز در هر طرف و یک لنت ترمز است که توسط سیلندر ترمز فعال میشود. یک جفت لنت از قاب بوژی آویزان شده و با پیوندهایی که به پیستون در سیلندر ترمز متصل شدهاند فعال میشوند.
هنگامی که هوا وارد سیلندر ترمز میشود، پیستون داخلی این پیوندها را حرکت میدهد و باعث میشود لنتهای ترمز به دیسکها فشار بیاورند.
کویل تعلیق اولیه
فنرهای اولیه اکسل باکس را به قاب بوژی متصل میکنند. برای سرعتهای بالاتر، یک سیستم فنر ثانویه، قاب بوژی را به بدنه خودرو متصل میکند. فنرها را میتوان به صورت فنرهای ورقهای فولادی یا سیم پیچی، فنرهای لاستیکی یا فنرهای بادی طراحی کرد. هدف فنرهای بوژی کاهش نیروها و ارتعاشات، جلوگیری از خروج از ریل و جدا کردن لرزش و صدا بین چرخها و بدنه خودرو است.
فنر اولیه بین مجموعه چرخ از طریق یاتاقان اکسل باکس و قاب بوژی عمل میکند. فنر ثانویه بین قاب بوژی و بدنه خودرو قرار دارد.
فنرهای اولیه که روی اکسل باکس عمل میکنند به پرش عمودی و بارهایی که به صورت طولی و جانبی از تأثیر مسیر ریل بر روی بدنه وسیله نقلیه ایجاد میشوند واکنش نشان میدهند.
علاوه بر این، فنرها نویز ناشی از ساختار را جدا میکنند. طرحهای بوژی پیشرفته بر اساس سیستمهای فنری مختلف است که در چندین جهت عمل میکنند و از موادی مانند فولاد و لاستیک استفاده میکنند.
دمپر (هیدرولیک)
علاوه بر اثر خود میرایی برخی از طرحهای فنر، از دمپرهای اضافی نیز استفاده میشود. دمپرهای راه آهن عمدتاً به عنوان دمپرهای هیدرولیکی طراحی شدهاند که در جهات مختلف بر روی اکسل باکس عمل میکنند.
یکی از نمونههای طراحی دمپر، دمپر هیدرولیک دو لوله است. این دستگاه چرخ را روی بوژی و بوژی را روی ریل نگه میدارد. در هر دو انتها، عناصر لاستیکی یا یاتاقانهای ساده تعبیه شده اند. یک انتهای آن معمولاً به اکسل باکس متصل میشود.
چشمههای ثانویه
سیستمهای فنر ثانویه از طرحهای بوژی تقویتشده، ترکیبی از دمهای فنر بادی و فنر حامل لاستیکی فلزی هستند که از سیستم پشتیبانی میکنند، بهویژه زمانی که کرنش پیچشی و گردشهای افقی بزرگ وجود دارد.
این سیستم همچنین بخشی از انحراف عمودی را جذب میکند و به عنوان فنر اضطراری عمل میکند. یکی دیگر از ویژگیهای فنرهای بادی، عملکرد تسطیح ثابت است که بدنه خودرو را بدون توجه به پر بودن یا خالی بودن بدنه خودرو در یک ارتفاع ثابت نگه میدارد. هوا از سیستم هوای فشرده قطار تامین میشود.
لوله تعلیق موتور
بسته به طراحی، لوکوموتیو میتواند دارای یک موتور به طور کامل معلق یا نصب شده به قاب باشد یا ممکن است به یک لوله تعلیق موتور (یا به سادگی لوله تعلیق) نصب شود. موتور (از طریق پیچ و مهره) روی یک لوله تعلیق در یک طرف نصب شده و از طرف دیگر به قاب لولا میشود.
این موتور «نیز معلق» نامیده میشود. مانند Bo-Bo Bogie، موتور تصویر کاملاً به قاب آویزان است، بنابراین نیازی به لوله تعلیق نیست.
گیربکس
این شامل پینیون و چرخ دنده است که درایو را از موتور کششی به محور متصل میکند.
موتور کششی
به طور کلی، هر محور دارای موتور کششی خاص خود است. محور را از طریق گیربکس به حرکت در میآورد. برخی از طرحها، بهویژه در خودروهای تراموایی، از موتوری برای به حرکت درآوردن دو محور نیز استفاده میکنند.
اکسل باکس
اکسل باکسها عنصر طراحی اتصال دهنده بین مجموعه چرخهای چرخان و قاب شبه استاتیک بوژی یا چرخ دنده یک وسیله نقلیه راه آهن هستند. تمام نیروهای وارده بین این اجزا از طریق فنرها، دمپرها و عناصر هدایت کننده منتقل میشود.
سیستم حفاظتی چرخ (یا لغزش چرخ) به اکسل باکس منتهی میشود. در جایی که سیستم محافظت از لغزش چرخ (WSP) تعبیه شده است، جعبههای محور دارای حسگرهای سرعت هستند. اینها با استفاده از یک کابل متصل به پوشش جعبه WSP در انتهای محور متصل میشوند.
دستگاه بازگشت زمین
مشکل عبور جریان الکتریکی از یاتاقانهای غلتشی مانند یاتاقانهای اکسل باکس و ایجاد آسیب در ناحیه تماس غلتکها و مسیرهای رینگ داخلی و خارجی کاملاً شناخته شده است.
علاوه بر این، جریان الکتریکی به روان کننده (گریس عمومی در یاتاقانهای اکسل باکس) نیز آسیب میرساند. تمام یاتاقانهای اکسل باکس به طور بالقوه از این پدیده رنج میبرند.
دهانهها تشکیل میشوند و به عنوان حفره الکتریکی شناخته میشوند. در مرحله پیشرفته تر، الگوهای فلوت یا تخته شستشو از خطوط خاکستری متعدد در سرتاسر مسیرهای بلبرینگها قابل تشخیص است.
دستگاههای برگشت زمین جریان الکتریکی را از قسمت ثابت به محور چرخان چرخها منتقل میکنند. این دستگاهها از ولتاژهای خطرناک بین وسیله نقلیه و زمین جلوگیری میکنند و همچنین با جلوگیری از عبور جریان الکتریکی از مسیرهای حلقههای یاتاقان و غلتک ها، از آسیب به یاتاقانهای اکسل باکس جلوگیری میکنند.
بازگشت زمین به عنوان یک پل اهمی کم عمل میکند که جریان را با برسهای زغال سنگ به یک قسمت دوار منتقل میکند. حداکثر جریان در محدوده است.