آشنایی با اجزای بوژی
مقدمه
به طور عمده هر قطار از دو بخش بوژی و بدنه تشکیل میشود، به قسمت پایین قطار بوژی و به قسمت بالای قطار بدنه گفته میشود. بوژی مجموعه‌ای مکانیکی شامل چرخ و محور، سیستم تعلیق، سیستم ترمز و قاب بوژی است. در این مقاله به معرفی و بررسی وظایف، عملکرد بوژی، سامانه تعلیق و زیر مجموعه‌های آن پرداخته میشود.
بوژی
بوژی بخش مهمی ازسیستم محرکه و مکانیزم هدایت قطار است.بوژی‌ها از انتقال ارتعاشات وضربات وارده به واگن جلوگیری می‌کنند. بوژی‌ها می‌توانند دارای ترکشن موتور( نیروی محرکه باشند ) یا اینکه توسط لکوموتیو کشیده شوند.
اهمیت بوژی:
از مزایای بوژی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
1) عبور آسان و ایمن در قوس
2) امکان حرکت در سرعت‌های بالا بدون خروج از خط
3) توزیع یکنواخت وزن واگن به چرخ‌ها
4) افزایش ظرفیت بارگیری به دلیل افزایش تعداد محور
5) بدنه واگن ریلی را محکم نگه می‌دارد و امکان حرکت پایدار را فراهم می‌سازد.
6) نیرو‌های حاصل از حرکت بر روی قوس را به حداقل می رساند.
7) با جذب ارتعاش حاصل از حرکت ناوگان از انتقال ارتعاش به بدنه جلوگیری می‌کند و راحتی را فراهم می‌آورد.
8) و……..
در صورت نبود بوژی به وسیله نقلیه زمان حرکت در قوس نیروی بالایی وارد میشود، بنابراین در وسایل نقلیه بدون بوژی محدودیت طول وسیله نقلیه ریلی وجود دارد.البته مهم‌ترین موضوع در طراحی بوژی ثبات و پایداری در سرعت بالا است.
طبقه‌بندی بوژی‌ها
بوژی‌ها را بر حسب پارامتر‌های مختلفی می‌توان طبقه بندی کرد:
- تعداد محور: بوژی یک محوره، دو محوره، سه محوره. رایج ترین نوع بوژی، بوژی های دو محوره هستند، اغلب بوژی‌های سه محوره و چهار محوره در لکوموتیو‌ها وجود دارند.
- سیستم تعلیق: بوژی دارای سیستم تعلیق اولیه، سیستم تعلیق ثانویه یا سیستم تعلیق مرکب است.
در بوژی‌های باری اغلب از سیستم تعلیق تک مرحله‌ای استفاده میشود.
- نوع کاربرد: بوژی‌های مسافری و باری؛ بوژی لکوموتیو‌های مسافری به دلیل میرا کردن ارتعاشات دارای دمپر هستند، اما بوژی لکوموتیو‌های باری دمپر ندارند، زیرا در حمل و نقل مسافر راحتی سفر و عدم انتقال ارتعاشات از اهمیت بالایی برخوردار است.
- دارای قوای محرکه یا بدون قوای محرکه: اگر روی محور ترکشن موتور وجود داشته‌باشد، دارای قوای محرکه است.
- طریقه ساخت قاب بوژی: ریخته‌گری یا آهنگری.
- عرض خط: استاندارد، پهن، باریک و عرض متغیر.
- از نظر هدایت و فرمان پذیری: فرمان پذیر، نیمه فرمان پذیر، غیر فرمان پذیر
سیستم تعلیق فرمان پذیر: در صورت قرارگیری در قوس خود را با شرایط قوس تطبیق می‌دهد، که به این منظور بوژی اهرم بندی دارد.
نیمه فرمان پذیر: مانند بوژی SF3 که دارای براکت‌هایی است که به فرمان پذیری و هدایت در قوس کمک می‌کند.
غیر فرمان پذیر: بدون براکت و اهرم بندی
اجزاء بوژی
بوژی شامل چرخ و محور، سیستم تعلیق، سیستم ترمز ، اهرم بندی، جعبه یاتاقان و قاب بوژی است.
1- قاب بوژی
قاب بوژی بزرگترین سازه و جزء ساختاری بوژی است، بولستر زیر مجموعه قاب بوژی است.
هر قاب بوژی دارای دو تیر اصلی طولی و یک تیر اصلی عرضی به نام بولستر یا گهواره و تعدادی تیر فرعی طولی و تیر فرعی است. بر روی بولستر تعدادی ضربه‌گیر وجود دارد که ضمن استهلاک و خنثی کردن ضربات، از انتقال ضربات به بدنه جلوگیری می‌کند. قاب بوژی صلب و یا غیر صلب است، در قاب بوژی صلب کاسه بوژی اغلب به شکل مخروطی و یا کروی ناقص است و در قاب بوژی غیر صلب کاسه بوژی استوانه‌ای شکل است. قاب بوژی به روش آهنگری و یا ریخته گری ساخته شود.
نمایی از یک بوژی سه تکه باری آمریکایی که در سراسر دنیا استفاده می‌گردد. مطابق شکل تیر عرضی (بولستر) بر روی یک جفت فنر قرار گرفته است، این امر سبب می‌گردد تا میرایی واگن که بر روی تیر‌های کناری قرار می‌گیرد تا حدی کاهش یابد.
2- سیستم ترمز بوژی
بخشی از سیستم ترمز و تجهیزات مورد نظر برای کاهش یا افزایش سرعت آلات ریلی روی بوژی نصب می‌گردد.
3- مجموعه چرخ و محور
به چرخ و محور وجعبه یاتاقان مجموعه چرخ و محور گفته میشود. چرخ وسیله‌ای است که ارتباط وسیله نقلیه ریلی را با ریل برقرار می‌سازد و وزن کل بدنه و متعلقات بوژی بر روی چرخ و محور اعمال می‌گردد. به طور کلی دو نوع چرخ در وسایل نقلیه ریلی وجود دارد؛
- چرخ منو بلاک (یک تکه)
- چرخ بانداژ دار (اتابلوک)
در ابتدا محور ساخته میشود، سپس چرخ با فشار بر روی محور سوار میشود، در نهایت اکسل باکس با فشار بر روی چرخ قرار می‌گیرد.
- مقایسه چرخ منو بلاک و چرخ بانداژدار:
چرخ بانداژدار: چرخ‌های بانداژداردارای چهار قسمت هستند؛ بانداژ، دیسک یا هسته، محور و رینگ نگهدارنده. رینگ فنری بر روی هسته مونتاژ می‌گردد. هسـته چـرخ های بانداژدار، یـک دیسک استوانه ای فولادی می باشد کــه بــا روش آهنگری یا نورد ساخته می شود. رینگ نگهدارنده ؛یک حلقه جاگذاری است که جهت جلوگیری از خـروج بانداژ از روی هسته بین بانداژ و هسته نصب می‌گردد.
چرخ بانداژ دار اقتصادی‌تر از چرخ‌های منوبلاک هستند زیرا درصورت خرابی و سایش چرخ، رسیدن به حد نصاب تراش ( خط مرگ چرخ) دیگر تراش بانداژ مجاز نخواهد بود و باید رینگ را تعویض کرد و نیازی به تعویض هسته نخواهد بود.
چرخ‌های منو بلاک: این نوع چرخ ایمنی بیشتری نسبت به چرخ‌های بانداژ دارد، از طرفی با توجه به سهولت در تعویض و نگهداری، اغلب در ماشین‌های ریلی جدید از این نوع چرخ استفاده می‌گرد. مطابق استاندارد اتحادیه آمریکا در لکوموتیو‌ها با توجه به گشتاور کشنده بالا و در در صورتی که سرعت و بار محوری بالا باشد از چرخ منو بلاک استفاده می‌گردد.
4- جعبه یاتاقان
یک استوانه فولادی است که در قسمت داخلی یاتاقانهای سر محور نصب می‌شوند و در قسمت خارجی وزن بدنه را تحمل می‌کند. یاتاقان در کاهش اصطکاک قطعات تشکیل دهنده یک سیستم مکانیکی تاثیر‌گذار است و با ساختار مستحکم خود موجب میشود اجزاء و قطعات مختلف روی یکدیگر سوار شوند.
یاتاقانهای غلتشی گشتاور شروع به کار کمتری نیاز دارند، یاتاقان غلتشی در حین کار حرارت زیادی تولید نمی‌کنند و کارایی خوبی دارند، همچنین ضریب اصطکاک کمتری نسبت به یاتاقان لغزشی دارند.
از طرفی یاتاقانهای لغزشی نیاز به روانکاری پی در پی دارند و در صورت عدم روانکاری آسیب جدی به
بار می‌آورند، از طرفی یاتاقان غلتشی توان تحمل بار در راستای شعاعی و محوری خوبی دارند و سایش اندکی نیز دارند، این دلایل است که سبب میشود با توجه به قیمت اولیه بالاتر یاتاقانهای غلتشی همچنان از آن‌ها در سر محور استفاده کنیم.
یاتاقانهای سر محور ضمن تحمل بار‌های اعمالی از سمت بدنه، تکیه‌گاه نیز هستند.
در ماشین‌های ریلی مدرن یاتاقانهای سر محور به دلیل تحمل بار بیشتر و عملکرد در سرعت بالاتر از یاتاقان لغزشی به یاتاقان غلتشی ارتقاء یافتند. برای جلوگیری از داغ شدن سر محور‌ها و همچنین کاهش اصطکاک در سر محور یاتاقان‌ها با استفاده از روغن‌های مناسب روانکاری می‌شوند.
5- سیستم تعلیق بوژی
با توجه به وجود ناهمواری‌های خط که این ناهمواری‌ها می‌توانند نا‌همواری تکرار شوند مانند جوش بین ریل ها که در فواصل مشخص وجود دارند یا ناهمواری‌های رندوم مانند افتادگی خط، پیچش خط باشد . این ناهمواری‌ها موجب ایجاد ارتعاشاتی با دامنه و فرکانس مشخص می‌گردد، اگر این ارتعاشات به نحوی مهار نگردد، موجب ایجاد صدای ناهنجار و یا آسیب به اجزای بوژی و تجهیزات واقع بر روی شاسی لکوموتیو می‌گردد.
سیستم تعلیق اصطلاحی در رابطه با مجموعه فنربندی است، و به راحتی سفر کمک می‌کند. به طور معمول سیستم تعلیق دارای دو سطح اولیه و ثانویه می‌باشد.
سیستم تعلیق تک مرحله‌ای نیز وجود دارد؛ یعنی بوژی تنها یک سیستم تعلیق دارد، به عبارتی این نوع بوژی‌ها سیستم تعلیق اولیه یا ثانویه را دارا می‌باشند، اغلب تعلیق‌های تک مرحله‌ای دارای تعلیق ثانویه هستند و معمولاً در بوژی واگن کاربرد دارد در حالی که بوژی لکوموتیو تعلیق مرکب دارند. تعلیق تک مرحله‌ای در مواردی استفاده میشود که:
- راحتی معیار اصلی نباشد.
- ساختار ساده و نگهداری ساده مهم باشد.
- سرعت متوسط مدنظر باشد. ( سرعت بالا موردنظر نباشد)
