Egy forgóváz születése – a Kalasnyikov-iskola

1981. egyik szürke hétköznapján a Ganz-MÁVAG Vasúti Járműgyár Mozdonytervezési Osztályán összehívta a tervező csoportvezetőket a főkonstruktőr-osztályvezető. Ott volt az alváz, a védház, a két gépészeti, az előtervi, a villamos szakcsoport vezetője és persze a futómű szakcsoporté, aki ekkor e sorok írója volt.

Sejtettük, hogy az új villamos tolató mozdony tervezésének indítása lesz a megbeszélés célja. Tudtunk róla, mert az ajánlati dokumentáció műszaki része az osztályon készült, gyakran kíváncsiskodtunk az előtervi csoportnál, és a „folyosó híradó” is gyakran foglalkozott az új típussal, új és új információkat csöpögtetve a köztudatba. A gyár a VM16 típusjelet adta a járműnek, ahol a VM a villamos mozdonyt jelentette, a 16 szám pedig a sorszámot, ez volt a tizenhatodik villamos mozdony, amit a gyárban készítettek. A mozdony a MÁV-nál később a V46 típusjelet kapta. Gyakran a Ganz-MÁVAG-nak tulajdonítják a mozdonyt, pedig akkor egy kormányhatározat kimondta, hogy villamos hajtású járművek – mozdonyok, közúti villamosok, elővárosi HÉV szerelvények – gyártásánál a Ganz Villamossági Művek a fővállalkozó, és a Ganz-MÁVAG az alvállalkozó, a dízel-villamos – dízel erőforrású, villamos erőátvitelű – járműveknél fordítva, Ganz-MÁVAG a fővállalkozó, GVM az alvállalkozó.

A csoportvezetők egy megszokott, rutinszerű megbeszélésre számítottak – indulhat a tervezés, mindenki tudja a dolgát, kérdésekkel lehet fordulni az előterviekhez és az irodavezetőkhöz. Nem ez történt. Teljesen váratlan bevezetővel indult az eligazítás. A főkonstruktőr elmondta, hogy az ajánlatot benyújtották MÁV-nak, 26 millió forintos gépenkénti árral. Váratlanul bekopogott egy csehszlovák küldöttség MÁV Vezérigazgatóságra, elmondták, hogy hallották, MÁV villamos tolató mozdony beszerzését tervezi, nekik van kész típusuk, 10 millió forintért tudják szállítani darabját.

Miután az illetékes vezetők a sokkhatásból magukhoz tértek arra a megállapodásra jutottak, hogy a magyar ipar gyártsa le a mozdonyokat, jobb az iparnak és az üzemeltetőnek is fenntartás, pótalkatrész, stb. szempontjából is. A gyártók az ajánlati árat csökkentették 16 millió forintra, cserébe MÁV hozzájárult ahhoz, hogy az átvételeket a gyári MEO-k végezzék, lemondanak a MÁV képviseleti átvételről.

Fentiek után az osztályvezetés azzal a kéréssel fordult a tervező csoportvezetőktől, hogy keressék az egyszerű konstrukciós megoldásokat, részesítsék előnybe a más járművekben alkalmazott szerkezeteket, lehetőleg kevés speciális készülék – hegesztő összeállító készülék, öntőminta stb. – legyen szükséges a gyártáshoz. Mindezt azért, hogy a költségeket minimális szinten tartsuk.

Nem mondom azt, hogy aznap elkezdtük a VM16 forgóvázának tervezését, mert már jóval korábban, fejben elkezdtem, illetve Thiering Gyula tervező kollégámmal elkezdtük összerakni a forgóvázat a főbb részegységekből. Tudni kell, hogy akkorra a forgóváz szakcsoport két tervező mérnökre és két technikusra csökkent, de szerencsénkre az osztályvezető és az egyik irodavezető is régebben forgóvázas volt, tudásukat gyakran igénybe vehettük.

Már az elején tisztázni tudtuk, hogy a régebbi típusokból a szintén 20 tonna tengelyterhelésű DVM8 (MÁV sorozatjel M40), a VM14 (MÁV sorozatjel V43), és a DHM7 (MÁV sorozatjel M41) forgóvázak alkalmazható részegységeiből indulunk ki. A továbbiakban az egyszerűség kedvéért a MÁV-os sorozatjelet használjuk. Emellett – ami a mozdonytervezésen minden új típus tervezésének indításakor kötelező volt – körbejártuk a MÁV vontatási főnökségeket tapasztalatok gyűjtésére.

A forgóváz keret tervezését az M40-es mozdony forgóváz keretéből kiindulva végeztük. Az Északis kollégák megnyugtattak, hogy a forgóváz kellően merev, sem repedés, sem deformáció nem fordult elő a gyakorlatban. Ez azt jelentette, hogy nyugodtan alkalmazhatjuk ugyanazokat a tartó keresztmetszeteket, lemezvastagságokat, amikkel az M40-es készült körülbelül húsz évvel korábban. Már az elején MÁV kívánságokat kellett figyelembe venni. Az M40-es és az M41-es mozdonyok forgóvázainál is az iker fékhengerek a kereszttartóban vannak elhelyezve, közel a fékezés síkjához. Kész mozdonynál a fékhengerek hozzáférhetetlenek, az esetleges tömítés csere csak aknás vágányon nehezen végezhető el. Kérték, hogy a fékhenger a hossztartó külső felületére legyen rögzítve jól hozzáférhető helyen. Eszünkbe jutott, hogy a Szovjetuniónak szállított motorkocsik hajtott forgóvázán van egy használható megoldás, a fékhenger emeltyűn keresztül torziós tengelyt mozgat, ami a fékerőt a hossztartó belső oldalán a fékrudazatra adja át. A szerkezet jó ötletadó volt, de komoly számítást, vizsgálatot követelt, a forgóvázunkhoz alakítás. A változás érintette a keretet és a fékrudazatot is.

A következő kérés az volt, hogy a forgóváz keretre műhelyi emeléshez alakítsunk ki emelő horgot, kampót, akármit, mert sem az M40-esen, sem az M41-esen nincs, és nehézkes a mozgatása. A megoldást ebben az esetben is a szovjet motorvonat forgóváza adta, melynek hossztartóira kívül két-két acélöntésű emelő kampót hegesztettek. A V46 forgóváza ugyanezt az alkatrészt kapta.

A V46 tervezése előtt kötötte meg Ganz-MÁVAG a KRUPP forgóvázakra a licencszerződést. A szerződés szerint a háromtengelyes forgóvázat a V63 mozdony alvázához kellett illeszteniük, melynek tervezése akkor folyt, amikor mi a V46-ost terveztük. A beküldött körvonalrajzon láttuk, hogy a vonóerő bekötés a forgóváz hasa alatt lesz kialakítva úgy, hogy az alvázról egy konzol nyúlik le a forgóváz kereszttartóban kialakított „ablakon” át. A tervezők hasonló konstrukciót készültek létrehozni – az alvázasok vaskos lenyúló konzolt terveztek, a forgóvázasok áttervezték a forgóváz kereszttartót úgy, hogy a konzol elférjen, és a kereszttartó aljára csatlakoztatni lehessen az M40-esen alkalmazott „Z” bekötő szerkezetet.

A kerékpár tervezésénél a kiinduló konstrukció az M40-es kerékpárja volt. Az északis kollégák állították, hogy „bírja a strapát” vonali szolgálatban, tolató szolgálatban biztosan jó lesz. Változtatást kívánt a küllős acélöntésű kerék, helyette tömör, kovácsolt kerékvázat alkalmaztunk, abroncsozással.

Az M40-es csapágyazásáról az Északis kollégák elmondták, hogy volt olyan gép, amelyik egymillió kilométert futott, a csapágyat leszerelték, kimosták, nagyítóval kerestek rajta repedést, kipattogzást, és mivel nem találtak, visszaszerelték, hogy megkezdje második millióját. Ezután nem volt vita, ugyanezt a típusú csapágyat kell alkalmazni.

A hordműnek fontos eleme a csapágyház. Az M40-es csapágyháza ferde rugózáshoz volt kialakítva ugyanúgy, mint az M41-es alacsony pályaszámú gépeinek csapágyháza. A ferde rugózás egy összetett tengelynyomás kiegyenlítő rendszerhez csatlakozott, amit az M41-es mozdony magasabb pályaszámú gépeinél elhagytak. Ezzel a jármű kevés értékvesztést szenvedett, de a gyártási és főleg a fenntartási költségek csökkentek. A ferde rugók helyett függőleges rugókat alkalmaztak, ennek megfelelően a csapágyházakat is át kellett alakítani. Az M41-es mozdony függőleges rugós csapágyházát nem tudtuk a V46 forgóvázába építeni, mert az csak 16 t tengelyterhelésre volt méretezve, ezért „kereszteztük” az M40 és az M41 csapágyházát, az M40 robusztusságát az M41 függőleges rugóhoz való csatlakozásának kialakításával. Természetesen új rugót kellett tervezni. Azt mondanunk sem kell, hogy a forgóváz keret konstrukcióját ez a változás is érintette, így a szerkezet kezdett egyre távolabb kerülni az „ős” M40-es forgóváz keretétől.

Fejtörést okozott a trakciós (TC) motorok forgóváz kerethez való csatlakoztatása. A korábbi gépeknél a TC motorok két sor acél nyomó-csavarrugóval kapcsolódtak a forgóváz kereszttartóhoz, egy sor rugó alulról támasztotta alá a TC motort, a másik felülről támaszkodott rá, és vette fel a terhelést, ha a menetirány miatti forgásirány úgy kívánta. A szerkezet bonyolult, sok alkatrészt kíván, szerelése problémás. Új, egyszerűbb dologban gondolkodtunk. Az ötlet: Mi lenne, ha az M41 forgóváz vízszintes nyomatéktámját függőlegesre fordítanánk, a nyomatéktám rúd gumirugós végét a forgóváz kereszttartó alkalmasan kialakított konzoljához csavaroznánk, a gömbcsuklós végét pedig a TC motorhoz erősítenénk? Lázas számolgatás következett, kibírja-e felfelé és lefelé terhelésnél, nem szakad-e, nem törik-e? A számítások szerint ki fogja bírni. Príma, primisszima, primitívó!

Minden forgóváz tervezésénél komoly megfontolást kíván az, hogy a mozdony szekrénysúly hogyan adódjon át a forgóvázra. Az akkoriban gyártott mozdonyoknál a forgóváz két oldalán egy-egy gerenda két-két függőleges rúdon, az ingán lógott. Az inga felső vége a forgóváz hossztartóból kiálló konzolhoz csatlakozott gömbcsuklós csatlakozással. Az alvázról négy függőleges nyúlvány, ragadványnevén mankó támaszkodott a gerendákra. A konstrukció kétségtelen előnye az volt, hogy a kisebb pályahibák miatti forgóváz elmozdulásokat az ingás felfüggesztés felvette, nem jutott a mozdonyszekrényre, így a jármű futása a merev kapcsolathoz képest nyugodtabb volt. Az ingáknak nagy szerepe volt az ívben járásnál, mert rugalmasan alkalmazkodtak a relatív szögelforduláshoz. Két probléma volt a szerkezettel. Az egyik, hogy bonyolult, sok alkatrészből álló munkaigényes előállítású volt. A másik, ami a kezdetekben az M41-es mozdonyoknál fordult elő, hogy az inga leszakadt. Igaz, csak négy esetről tudunk, de a vasút nem lelkesedett a megoldásért.

Akkoriban már Ganz-MÁVAG számos motorvonatnál alkalmazta a rétegelt fém-gumi-fém szendvics rugókat igen jó tapasztalatokkal, kézenfekvő volt, hogy megvizsgáljuk annak alkalmazását. Ezek a rugók – bár összenyomásra merevek, a mozdonyszekrény súlya alatt csak 7 mm-t süllyedt be – lehetővé teszik az ívben járást azzal, hogy könnyedén felveszik a nyíró igénybevételt, és visszatérítő erejükkel stabilizálják a forgóváz helyzetét. Arról nem is beszélve, hogy jó rezgés és zajcsillapítók. Gondos számítgatások után választottuk ki a katalógusból az optimálisnak ítélt gumirugót, ezután „csak” a főnökeinket kellett meggyőzni az új kapcsolat előnyeiről, alkalmazásának helyességéről. Annyi megszorítást tettek, hogy a visszatérítő erő az ingás felfüggesztés visszatérítő erejéhez közelálló legyen. Találtunk a katalógusokban ilyen jellemzőjű gumirugót.

A fékrendszerről már korábban írtuk, hogy a fékhengernek új helyet találtunk, és természetesen a hozzá csatlakozó rudazatot is módosítani kellett. A következő részegység, amit górcső alá vettünk, az a menetes rudazatállító volt, amit a féktuskók kopásának után-állítására találtak ki. Az M41-es mozdonyon egy szellemes jobb-bal menetes megoldást találtak ki az előd tervezők, de a MÁV-os karbantartók panaszkodtak rá. Túl finom, pontosan illesztett alkatrészekből áll – mondták – ráadásul a fékrudazat alján van, ahol sok csapadék, kosz, fékpor, éri, amiktől beragad, összerozsdál, szereléskor nehéz megindítani. Hamar eldöntöttük, hogy ezt a szerkezetet nem építjük be. De akkor melyiket alkalmazzuk? A Keleti pályaudvar karbantartóinál kérdezősködtünk, hogy melyik mozdony után-állítóival milyen problémákkal küzdenek. Feltűnt, hogy a V43-as „Szili” fékrudazatára senki sem panaszkodik. Amikor rákérdeztünk, hogy a „Szili” fékrudazatával mi a bajuk, a válasz az volt, hogy „Semmi. Az jó.” Itt a megoldás! A V43 mozdony rudazat után-állítás konstrukcióját kell adaptálni!

Természetesen a fent leírtakon kívül még számos kisebb részletet is gondosan ki kellett dolgozni ahhoz, hogy a forgóváz összeálljon, de ezek ismertetése már meghaladná a cikk terjedelmét.

A V46 sorozatú mozdony elismerten az egyik legjobb konstrukció, amit a magyar ipar létrehozott. Ebben nem kis része van a forgóváz jól kiválasztott és összecsiszolt elemekből összeépített konstrukciójának is.

Kalasnyikov, Mihail Tyimofejevics, orosz fegyvertervező, a legendás, és legelterjedtebb – világszerte körülbelül 100 millió darabszámban gyártott – AK gépkarabély család (AK-47, AMD, AKM gépkarabélyok) tervezője. Számos szakmai cikk világított arra, hogy az AK-47 gépkarabély szinte minden részegysége – lőszer adagolás, gázvisszavezetés, stb. – megtalálható korábban kifejlesztett példuál német, angol kézifegyverekben. Azok a fegyverek nem tudtak átütő sikert aratni, mert mindegyiknek volt valamilyen gyengéje. Kalasnyikov tehetségével abban magasodott ki, hogy az összeválogatott részegységeket addig módosította, csiszolta, finomította, míg azok egy kimagasló rendszerré álltak össze, olyan struktúrát alkottak, ami mostoha körülmények között is megbízható működést mutattak, kis karbantartás igényű, könnyen gyártható és kezelhető fegyvert eredményeztek.

A fenti értékelést a V46 forgóváz tervezése előtt olvastam egy újságban, és bár a főnöki direktívákat követve kezdtem úgy terelni a tervezői munkát, hogy a meglevő, ismert, bevált részegségekből állítsuk össze a konstrukciót, időközben rájöttem, hogy a Kalasnyikov iskolát követem, azzal a különbséggel, hogy egy békés célú szerkezet létrehozásában tevékenykedek.

A V46-os mozdonyok sorsa ismert. A rendszerváltás időszaka, a Szovjetunió és Jugoszlávia összeomlása olyan vasúti forgalom csökkenéssel járt, hogy igen sok vontató jármű munka nélkül maradt. Bár általános a vélekedés, hogy a V46-os mozdony – és persze forgóváza – egy jól sikerült konstrukció, jelenleg csupán a legyártott mozdonyok körülbelül harmada aktív.

Reménykedjünk, hogy a többi forgalomból kivont, de le nem selejtezett gép valamilyen formában ismét munkába áll.

Pataki József okl. gépészmérnök, vasúti járműtervező.