Kolni slog ili osovinski sklop predstavlja osovinu s dva čvrsto navučena kotača tako da taj sklop djeluje kao cjelina. Razlikuju se pogonski i slobodni kolni slogovi. Oni predstavljaju sklop od najvećeg značenja za sigurnost vožnje. Ovisno o tipu prijenosnika snage pogonski kolni slog ima i element za prijenos snage učvršćen na osovinu. Ovdje je upotrijebljen izraz osovina zbog uvriježenosti toga izraza na željeznici iako bi ispravno bilo upotrijebiti izraz vratilo s obzirom na to da taj strojni element, osim što rotira, prenosi i okretni moment na pogonski kolni slog koji pogon dobiva od elektromotora čvrsto je navučen veliki cilindrični zupčanik. S vučnog elektromotora okretni moment se dovodi preko cilindričnog zupčanika (3) na osovinu (1) i kotače (2). Navedene dimenzije kolnog sloga su standardizirane, osim promjera kotača. Na slici je dan promjer kotača od 1000 mm, ali se on razlikuje za pojedina vozila. To ovisi o vrsti vozila, načinu pogona i konstrukcijskom rješenju proizvođača.
Kolni slogovi na vučnim vozilima s mehaničkim ili hidrodinamičkim prijenosnikom snage dobivaju pogon preko osovinskih prijenosnika. U tu svrhu na kolni slog ugrađuje se tanjurasti zupčanik (3 (druga slika)).

Pogonski kolni slog s cilindričnim zupčanikom


Pogonski kolni slog s tanjurastim zupčanikom

Na nekim manevarskim lokomotivama starije proizvodnje pogon kolnih slogova je riješen motkama. Takvi kolni slogovi imaju na kotačima (2) rukavce (3) na koje se preko ležajeva vežu motke (slika A). Svi pogonski kolni slogovi međusobno se vežu motkama (4) te na pogonski sklop (5) s kojega se dobiva pogon (slika B).

Pogonski kolni slog za pogon motkama

Na najmanjim lokomotivama, prvenstveno industrijske namjene, prijenos okretnog momenta s pogonskog sklopa (6) može biti ostvaren lančanicima (3) i (5) i lancima (4) (slika). Zbog velikog okretnog momenta koji se pritom prenosi najčešće se primjenjuju dvoredni lanci.

Pogonski kolni slog za pogon lancima

Pogonski kolni slog s cilindričnim zupčanikom i dodatkom na osovini za elastični prijenos okretnog momenta je dodatak koji smanjuje dinamičko opterećenje kolnog sloga, reduktora i vučnog elektromotora, smanjuje torzijske vibracije kolnog sloga i poboljšava adhezijska svojstva između kotača i tračnica.

Slobodni kolni slog nema elementa za pogon, nego se sastoji samo od osovine s dva čvrsto navučena kotača.

Osovine na pogonskim kolnim slogovima opterećene su na savijanje i torziju. Posebno je istaknuto dinamičko opterećenje koje ovisi o načinu oslanjanja vučnih elektromotora, načinu prijenosa vučnih i kočnih sila te o izvedbi ovjesa nadgradnje. Zbog velikoga dinamičkog opterećenja i potrebne sigurnosti, osovina se dimenzionira na deseterostruko statičko opterećenje. Osovine se izrađuju kovanjem od vrlo kvalitetnog čelika velike žilavosti i posebno se termički obraduju.

Kotači kolnog stoga mogu biti izvedeni na dva načina, i to kao:
– kotači s obručem ili bandažom
– kotači iz jednog dijela, tzv. monoblok kotači.

Kotač s obručem

Kotač s obručem sastoji se od tijela kotača (1), obruča (4) i sigurnosnog prstena (3). Obruč se navlači na tijelo kotača nakon što se prethodno zagrije na temperaturu 250 – 300 °C Hlađenjem se između obruča i tijela kotača stvara čvrsti spoj koji osigurava siguran rad kotača u eksploataciji. Pri dužem kočenju čeljusnim kočnicama obruč se zagrijava, što bi moglo dovesti do popuštanja spoja s tijelom kotača. Da bi se u takvim slučajevima spriječilo spadanje obruča s tijela kotača, ugrađuje se sigurnosni prsten.

Kotači se na osovinu (5) navlače u čvrstom spoju s pomoću preše. Skidanje kotača s osovine moguće je dovođenjem ulja iz hidraulične preše pod visokim tlakom (oko 1000 bar) između dodirnih površina osovine i tijela kotača preko odgovarajućeg priključka na kotaču (2).
Osnovna prednost kotača s obručem ogleda se u mogućnosti zamjene samo obruča nakon istrošenja, čime se štedi materijal.

Kotač iz jednog dijela

Kotač iz jednog dijela ili monoblok kotač ima znatne prednosti u odnosu na kotač s obručem zbog čega se sve više primjenjuje. Takvi kotači sigurniji su u eksploataciji jer nema opasnosti od pucanja i spadanja obruča. Mogu se znatno više trošiti i lakši su od kotača s obručem. Stoga se kotači iz jednog dijela redovito primjenjuju na vozilima za velike brzine. Međutim, njihova primjena je skuplja jer se nakon istrošenja mora mijenjati cijeli kotač. Kotač (1) se na osovinu (3) navlači s pomoću preše, a skida dovođenjem ulja iz hidraulične preše pod visokim tlakom (oko 1000 bar) između dodirnih površina osovine i tijela kotača preko odgovarajućeg priključka na kotaču (2).

Profil oboda kotača

Profil oboda kotača je standardiziran, a predstavlja profil vanjske površine kotača željezničkog vozila. Osnovne dimenzije profila koje su dane na slici moraju se ostvariti tokarenjem pri proizvodnji i obnovi kotača. Taj se profil mora na vozilima u prometu redovito kontrolirati i po potrebi korigirati ili, ako je istrošenje kotača blizu dopuštenoga, potrebno je zamijeniti obruč kotača ili cijeli kotač ako je riječ o kotaču iz jednoga dijela. Definirani profil oboda kotača potreban je za ostvarivanje dobrog vođenja kotača i kolnih slogova po tračnicama te bolje vođenje kroz zavoj. Zbog nalijetanja na vanjsku tračnicu u zavoju vanjski kotači se kotrljaju na većem promjeru nego unutarnji, čime se smanjuje proklizavanje kotača i otpor u zavoju.

Greben kotača osigurava usmjeravanje kolnog sloga po tračnicama i pri kretanju kroz zavoj. Greben je zaobljen da se smanji opasnost od iskakanja iz tračnica. Smanjenju trenja i trošenja grebena kotača i glave tračnice znatno pridonosi podmazivanje grebena. To smanjuje i opasnost od iskakanja s tračnica. U tu svrhu na mnogim vučnim vozilima ugrađuju se uređaji za podmazivanje grebena kotača koji mogu biti različito izvedeni. Najčešće izvedbe su prskanjem ulja na greben odgovarajućom brizgaljkom kojom upravlja posebni elektronski uređaj te grafitnim štapom koji se postavlja tako da se oprugom pritišće na greben.

Kotači se izrađuju od kvalitetnog čelika lijevanjem ili valjanjem, a obruči valjanjem sa specijalnom termičkom obradom.

Kolni slogovi s glavnim ležajevima čine neogibljene mase koje kretanjem po tračnicama na spojevima i neravninama s velikim vertikalnim ubrzanjima stvaraju dinamičke sile koje znatno opterećuju gornji ustroj pruge i nadgradnju vozila. Veličina neogibljenih masa povećava se ugradnjom vučnih elektromotora koji se jednim svojim dijelom izravno oslanjaju na kolne slogove.

Da bi se smanjila dinamička opterećenja i vibracije, mogu se koristiti kotači s elastičnim elementima (slika). Tijelo kotača (4) se preko gumenih elemenata (5), ploče (1), vijaka (2) i naplatka (3) veže s obručem kotača (6). Gumeni elementi znatno smanjuju neogibljene mase (75 – 80 %), poboljšavaju adhezijska svojstva kotača, smanjuju vertikalna ubrzanja i buku (20 – 30 %). Nedostatak takve izvedbe kotača predstavlja povećani otpor vožnje i visoka cijena. Zbog unutarnjeg trenja gumenih elemenata i između tih elemenata i metalnih dijelova kotača stvara se toplina kojom se ti elementi zagrijavaju. Za hlađenje tih dijelova koristi se prirodna cirkulacija zraka kroz predviđene otvore kako to na slici pokazuju strelice.

Kotač s gumenim elementima

Nešto drugačije i jednostavnije rješenje kotača s gumenim umecima prikazano je na slici. Između tijela kotača (4) i obruča kotača (1) ugrađeni su gumeni elementi (2). Učvršćenje i osiguranje spoja ostvaruje se posebnim prstenom (3). Takav kotač nešto je jednostavnije konstrukcije, a osigurava ista svojstva kao što su navedena u prethodnom slučaju.

Kotač s gumenim umecima