Zestaw kołowy składa się z osi (1) z kołami wprasowanymi nań na prasie (na zimno). Podczas wprasowywania koła na oś jest rejestrowana siła, która powinna mieścić się w określonych granicach.
1. oś zewstawu kołowego
2. koło bose
3. obręcz
4. pierścień zaciskowy
5. koło bezobręczowe
Na kolei stosuje się dwa rodzaje kół: obręczowane (w starszym taborze) oraz bezobręczowe (monobloki – w nowszym taborze). Koło obręczowane składa się z koła bosego (2), na którego na gorąco jest zakłada obręcz (3). Po ostygnięciu obręcz zasika się na kole bosym, tworząc połączenie skurczowe. Dodatkowym zabezpieczeniem przed spadnięciem obręczy z koła bosego jest pierścień zaciskowy (4) umieszczony w rowku w obręczy od strony wewnętrznej. Aby unieruchomić pierścień, obręcz od wewnętrznej strony zostaje zwalcowana. Koło bezobęczowe stanowi natomiast jedną całość (monobloki).
Zaletą kół obręczowanych jest możliwość wymiany samej obręczy po jej zużyciu – w przypadku koła bezobręczowanego po jego zużyciu nadaje się ono na złom. Wadą koła obręczowanego jest niebezpieczeństwo katastrofalnego w skutkach spadnięcia obręczy z koła bosego, najczęściej w wyniku silnego rozgrzania wynikającego z jazdy z zahamowanym hamulcem klockowym oraz ryzyko pęknięcia obręczy. Aby ułatwić zauważenie przesuniętej obręczy na kołach obręczowanych maluje się znaki kontrolne (białe paski) co 90 stopni. Innymi cechami świadczącymi o przesuniętej obręczy są: ślady rdzy lub opiłki metalu między obręczą, a kołem bosym (na długości min. 1/3 obwodu), luźny pierścień zaciskowy (możliwość włożenia i przesunięcia szczelinomierza 0,15 mm na długości minimum 1/3 obwodu) oraz głuchy dźwięk przy uderzeniu młotkiem w obręcz (przy wyluzowanym hamulcu). Jeżeli przesunięcie obręczy nastąpiło w wyniku nadmiernego nagrzania spowodowanego jazdą z zahamowanym hamulcem klockowym, to po ostygnięciu istnieje prawdopodobieństwo, że obręcz taka zaciśnie się z powrotem. Taki zestaw kołowy traktuje się jednak jako uszkodzony i wymienia się go na inny, a zdjęty wysyła do zakładów naprawczych celem przeobręczowania.
Zestaw kołowy obręczowany toczny.
1. obręcz
2. koło bose
3. oś
4. maźnica
Przesunięta obręcz na zestawie kołowym
Profil powierzchni tocznej zestawu kołowego jest stożkowy, co powoduje, że podczas jazdy po prostym torze w prawidłowych warunkach zestaw kołowy ustawia się na środku toru i obrzeża nie ocierają się o główki szyny. Podczas jazdy po łuku, w wyniku działania siły odśrodkowej, następuje przesunięcie pojazdu, a więc i zestawów kołowych, na zewnątrz łuku.
Stożkowy kształt powierzchni tocznej powoduje, że koło jadące po szynie zewnętrznej toczy się po większej średnicy niż wewnętrzne, co zmniejsza poślizg wynikający z różnicy długości toku (szyny) wewnętrznego i zewnętrznego.
Podczas eksploatacji zestawów kołowych następuje ich zużycie, dlatego co określony czas (zazwyczaj podczas obsługi poziomu 2 – P2) należy zmierzyć wymiary profilu tocznego.
Zestaw kołowy monoblokowy toczny
Do podstawowych parametrów profilu tocznego należą:
Ow – wysokość obrzeża,
Og – grubość obrzeża,
qr – stromość obrzeza.
Podstawowe wartości zestawów kołowych znajdują się na schemacie obok.
Bardzo ważnym parametrem jest także grubość obręczy O (grubość wieńca koła bezobręczowego W). Przekroczenie tego wymiaru grozi pęknięciem obręczy (wieńca koła bezobręczowego, a nawet całego koła monoblokowego). Koła mają często rowek kontrolny określający minimalną grubość obręczy (wieńca) – rowek ten musi być całkowicie widoczny. W warunkach warsztatowych często korzysta się z innego parametru – średnicy koła w okręgu tocznym D. W praktyce, w sytuacji przekroczenia parametrów obrzeża (lub parametrów zbliżających się do wartości kresowych (*), płaskiego miejsca na powierzchni tocznej lub innych uszkodzeń(np. wykruszeń), kieruje się pojazd na tokarnię podtorową w celu przetoczenia zestawów kołowych (reprofilacji). Aby nie przekroczyć minimalnej grubości obręczy (wieńca koła bezobręczowego) przed przetoczeniem sprawdza się średnicę kół w okręgu tocznym na podstawie parametrów po poprzednim przetoczeniu. Jeżeli średnice te po poprzednim przetoczeniu zbliżają się do wartości naprawczych (**), odstępuje się od toczenia i wymienia zestawy kołowe.
Co określony w instrukcjach lub w DSU czas (np. co trzecie P2, co 6 miesięcy itp.), należy zmierzyć odległość między wewnętrznymi powierzchniami obręczy lub wieńców kół bezoręczowych Az’ (rozstaw kół) (***). Pomiar ten, wykonywany w czterech punktach każdego zestawy kołowego (co 90 stopni), umożliwia wykrycie przesunięcia się koła na osi oraz skrzywienia osi zestawy kołowego.
(*) Wymiar kresowy to wartość, która nie może zostać przekroczona w okresie eksploatacji.
(**) Wymiar naprawczy to wartość, która nie może zostać przekroczona przy naprawie (np. po toczeniu).
(***) Wymiar Az odnosi się do zestawu kołowego bez obciążenia (niezabudowanego w pojeździe), wymiar Az’ – do zestawu kołowego zbudowanego w pojeździe.
Przygotowano na podstawie:
Elektryczne zespoły trakcyjne M. Przybyszewski (Wydawnictwa Komunikacji i Łączności Warszawa).