Буксовые узлы относятся к ходовым частям вагона. Они обеспечивают передачу силы тяжести брутто от вагона на шейки осей и одновременно являются емкостью для размещения смазки и смазочных устройств. Буксовые узлы соединяют колесные пары с рамой тележки, предохраняют шейки от загрязнения и повреждения, а также ограничивают продольные и поперечные перемещения колесной пары относительно тележки. Буксовый узел неподрессорен и жестко воспринимает динамические нагрузки от рельсового пути, возникающие при движении вагона. Кроме постоянно действующих нагрузок от массы брутто, буксовый узел испытывает значительные удары при прохождении колес по стыкам рельсов, от толчков во время торможения поезда или наезда колес на башмак при роспуске вагонов с горки, от действия центробежной силы при прохождении кривых участков пути и др. Буксовые узлы вагонов классифицируют по типу и конструкции подшипников. По типу подшипников они подразделяются на две группы: буксовые узлы с подшипниками качения и узлы с подшипниками скольжения.

Буксовые узлы с подшипниками качения делятся на узлы с цилиндрическими и сферическими роликовыми подшипниками. На железных дорогах СНГ применяются буксовые узлы только с цилиндрическими и сферическими роликовыми подшипниками. С 1964 г. новые вагоны на сферических подшипниках не выпускаются, и к настоящему времени их удельный вес не превышает 5% от буксовых узлов с подшипниками качения и по мере выхода из строя они заменяются цилиндрическими подшипниками. Основной буксовый узел современного вагона — это буксовый узел с цилиндрическими роликовыми подшипниками на горячей посадке, которыми оснащаются все типы пассажирских и грузовых вагонов. Весь пассажирский и около 80% грузового вагонного парка переведены на буксовые узлы с роликовыми подшипниками. С 1982 г. все новые вагоны выпускаются только на роликовых подшипниках. Объясняется это тем, что вагоны на роликовых подшипниках более надежны в эксплуатации, чем на подшипниках скольжения. Отцепки вагонов и задержки поездов по грению букс на роликовых подшипниках в несколько раз меньше, чем на подшипниках скольжения. Удельное сопротивление поездов при трогании с места снижается в 7—10 раз, а расход топлива или электроэнергии локомотивами — на 10%. Кроме этого, при роликовых подшипниках возможно увеличение скоростей движения поездов и длины безостановочных участков, что приводит к повышению пропускной способности железных дорог и сокращению объема работы по обслуживанию поездов. В буксовых узлах с подшипниками качения меньше расходуется цветных металлов и смазочных материалов, чем с подшипниками скольжения. Таким образом, буксовые узлы на подшипниках качения обладают лучшими техническими качествами, чем буксовые узлы на подшипниках скольжения. Основными требованиями, предъявляемыми к буксовым узлам, являются: безотказность и долговечность работы в существующих условиях эксплуатации в течение установленных сроков службы, небольшая собственная масса; взаимозаменяемость и унификация деталей; простота выполнения монтажа и демонтажа узлов при ремонте и хорошая герметизация буксового узла.

Буксовый узел с роликовыми подшипниками современного грузового вагона имеет корпус 1, в котором размещены два подшипника — передний 2 и задний 3 с цилиндрическими роликами. Корпус закрыт со стороны колеса лабиринтными уплотнениями 4 и 5, а впереди крепительной 8 и смотровой 10 крышками с болтами 6 и шайбами 9. Подшипники закреплены с торца корончатой гайкой, болтами 12 и стопорной планкой 13. Между корпусом и крепительной крышкой установлено уплотнительное кольцо 7.

Типовой буксовый узел пассажирского вагона с креплением подшипников шайбой имеет корпус буксы передний 2 и задний 3 подшипники на горячей посадке, лабиринтное 4 и уплотнительное 5 кольца, крепительную 6 и смотровую 7 крышки, болты 8, тбрцовую шайбу 9, стопорную шайбу 10 и болты закрепляющие шайбу. Корпус буксы предназначен для передачи нагрузки от массы вагона на шейку оси, ограничения перемещений колесной пары вдоль и поперек относительно рамы тележки и размещения подшипников. В корпус буксы закладывают смазку. Конструкция корпуса буксы определяется схемой опирания рамы тележки на буксовый узел и конструкцией лабиринтной части его. Корпус может быть изготовлен с опорными кронштейнами и сплошной лабиринтной частью либо с пазами для челюстей и с впрессованной лабиринтной частью. Корпус буксы грузового вагона с цельной лабиринтной частью 2 представляет собой отливку из стали марок 20ФЛ, 20ГЛ

Для получения мелкозернистой структуры отливки корпуса букс подвергаются термической обработке. В стенках отливки передней части делают отверстия с нарезкой под болты М20 для закрепления крепительной крышки. В задней части корпуса растачиваются кольцевые лабиринтные канавки 2. По бокам в корпусе сделаны приливы и пазы для соединения с боковое рамой тележки. Для равномерного распределения нагрузки между роликами вдоль образующей на потолке буксы сделаны ребра 3 жесткости, а для опоры рамы тележки — ребра 4. Внутрен ний диаметр корпуса растачивается по размеру 250 мм. Масса стальной буксы 45 кг.

Вагонный парк в опытном порядке начинает оснащаться корпусами букс из алюминиевого сплава АМГ-6, что позволяет снизить массу необрессоренных элементов и улучшить взаимодействие вагонов с верхним строением пути. 

Корпус роликовой буксы из алюминиевого сплава АМГ-6 по своей конструкции имеет большое сходство с корпусом, изготовленным из стали. 
Внутренняя цилиндрическая поверхность нового корпуса обрабатывается с отклонением 250 мм что обеспечивает нормальную посадку подшипников. Корпус буксы из сплава АМГ-6 имеет массу 15,3 кг, что почти в 3 раза легче стального. Крепительные крышки и корпуса букс из алюминиевого сплава соединяют стандартными болтами и пружинными шайбами. Как показали результаты наблюдений, корпус из сплава АМГ-6 удовлетворяет условиям прочности для современных и перспективных условий эксплуатации подвижного состава. Его достоинство— стабильность механических параметров в течение длительного времени, а также улучшение взаимодействия вагона и пути.
Крепительная крышка уплотняет и фиксирует наружные кольца подшипников в буксе. Крышку отливают из мартеновской или электростали марок 20ФЛ, 20ГЛ либо из стали II группы. После отливки крышка подвергается термической обработке, затем передается на механическую обработку. В зависимости от типа буксового узла крепительные крышки могут иметь четыре или восемь отверстий для их крепления к корпусу. 
Смотровая крышка необходима для промежуточной ревизии буксового узла и обточки колесной пары без демонтажа букс. Крышку изготавливают штамповкой из стали Юкп (ГОСТ 1050—74) либо из алюминия АЛ9. Смотровую крышку присоединяют к крепительной при помощи четырех болтов M12. Детали торцового крепления подшипников служат для предотвращения сдвига внутренних колец в осевом направлении. К ним относятся: корончатые торцовые гайки, стопорные планки, специальные шайбы и болты для крепления планок ичшайб. Изготавливают эти детали из стали Ст5 либо 40Л1 методом точного литья. Корончатые гайки обычно изготавливают шестигранными с одиннадцатью пазами для постановки стопорной планки. Планку укрепляют в пазу торца оси двумя болтами диаметром 12 мм, скрепляемыми вязальной проволокой. В колесных парах с роликовыми буксовыми узлами современных вагонов для торцового крепления подшипников применяются специальные шайбы. Шайбы изготавливают двух разновидностей, с тремя или четырьмя отверстиями для постановки болтов. Материалом для изготовления шайб является сталь СтЗ.

Для крепления шайб на торцах шеек осей имеются отверстия с нарезкой, куда ввертывают крепежные болты. В центре шайбы предусмотрено отверстие большого диаметра для обеспечения установки центра станка при обточке поверхности катания колес, производимой без демонтажа буксовых узлов. Кроме перечисленных деталей, в буксовом узле используются уплотнительные прокладки, кольца, пружинные шайбы, бирки и др. Внутри корпуса буксы обычно размещаются два подшипника качения. Подшипники для грузовых и пассажирских вагонов железных дорог МПС единые. Это радиальные подшипники с цилиндрическими роликами размером 130X250X80 мм. Задний подшипник имеет номер 30-42726 ЛМ, а передний — номер 30-232726Л1М. По этим номерам можно судить о размерах подшипника, его серии, конструкции, типе, точности изготовления. Эти подшипники выполнены разъемными: наружное кольцо, сепаратор, ролики образуют отдельный блок, который свободно снимается и надевается на внутреннее кольцо. Такая конструкция упрощает технологию монтажа и демонтажа буксового узла, поэтому она находит широкое применение в вагоностроении.

Внутренние кольца подшипников неподвижно посажены на шейку оси и вращаются вместе с ней, а наружные свободно установлены в корпусе буксы и удерживаются крепительной крышкой. Неподвижность крепления внутренних колец на шейке оси достигается за счет натяга, равного 40— 70 мкм.

Поэтому монтаж и демонтаж внутренних колец производятся в горячем состоянии при температуре 100—120 °С, при котором внутренний диаметр кольца становится больше диаметра шейки. Такое закрепление остывших внутренних колец на шейках оси с натягом по классу «тугая подшипниковая» Тп или глухая подшипниковая Гп посадка обычно относится ко всему подшипнику и называется «буксовым узлом с подшипниками на горячей посадке». Вращение шейки оси вместе с внутренними кольцами подшипников вызывает вращение роликов вокруг своих осей и перекатывание по дорожкам качения между наружным и внутренним кольцами. Свободное перемещение роликов обеспечивается наличием осевых и радиальных зазоров. Различают три вида зазоров: начальный — до монтажа подшипника в буксу, посадочный — после монтажа и рабочий — при установленном режиме эксплуатации. Обычно посадочный зазор меньше начального, а рабочий — зависит от нагрузок и температуры подшипника во время его работы. В процессе эксплуатации роликового подшипника следует проверять его осевые и радиальные зазоры. Осевыми зазорами называются расстояния между бортами кольца и торцами роликов. Радиальный зазор представляет собой сумму зазоров между дорожками качения колец и роликов. Для новых подшипников на горячей посадке радиальный зазор 115—170 мкм, а осевой зазор 70—150 мкм. Причем меньшие значения зазоров рекомендуются для грузовых вагонов, а большие — для пассажирских. 
В буксовых узлах современных вагонов применяются роликовые цилиндрические подшипники на горячей посадке двух разновидностей: однорядные с цилиндрическими роликами и однобортовым внутренним кольцом на горячей посадке; однорядные с безбортовым внутренним кольцом и плоским приставным упорным кольцом. Подшипники, имеющие один упорный бурт на внутреннем кольце или оборудованные одним приставным кольцом, называются полузакрытыми. Они хорошо воспринимают радиальную нагрузку, а осевую — ограниченной величины только со стороны борта или приставного кольца. Кроме цилиндрическихподшипни-ков на горячей посадке, в вагонах прежней постройки встречаются подшипники, которые закреплялись на шейке при помощи разрезных втулок . В таких случаях применялись однорядные цилиндрические подшипники и двухрядные сферические. Подшипники состоят из наружного и внутреннего 3 колец, роликов 2 и сепараторов 4

Раньше кольца и ролики подшипников изготавливались из хромистых и хромомарганцевых сталей марок ШХ15 и ШХ15СГ электрошлакового переплава. В процессе эксплуатации подшипников, изготовленных из таких сталей, проявляется склонность к хрупкому излому особенно внутренних колец вследствие больших напряжений, возникающих от посадки колец на шейку оси при воздействии радиальной и осевой нагрузок при движении вагона. Исследования показали, что новая сталь марки ШХ4 регламентируемой прокаливаемости обладает высокой твердостью поверхностного слоя и достаточной вязкостью внутренних волокон, что обеспечивает вы-скую устойчивость хрупкому разрушению по сравнению со сталями ШХ15 и ШХ15СГ. Поэтому сталь ШХ4 начинает широко применяться для изготовления наиболее напряженных внутренних колец подшипников. Ролики цилиндрического подшипника имеют форму цилиндра, образующая которого представляет прямую линию, параллельную оси вращения подшипника и перпендикулярную радиальной нагрузке. Поэтому радиальная нагрузка распределяется по длине и хорошо воспринимается цилиндрической поверхностью тел качения, а осевая — лишь торцами роликов. Для предупреждения вредного влияния перекоса буксы и прогиба шейки оси на работу цилиндрическихподшипников ролики стали изготавливать со скосами «бомбиной». Сепаратор представляет собой кольцо, изготовленное из латуни ЛС-961 с наличием окон для установки роликов. Для удержания роликов от выпадания из сепаратора производится расчеканка его перемычек. После монтажа буксового узла внутреннюю его часть заправляют консистентной смазкой.

В мировой практике широко применяются пластмассовые сепараторы. Их важнейшие преимущества — незначительная масса, хорошие антифрикционные качества, возможность изготовления методом литья или под давлением с незначительными затратами. При недостаточной смазке пластмассовые сепараторы проявляют свои аварийные ходовые качества. В результате они нашли широкое применение за рубежом в качестве заменителей массивных латунных сепараторов.В настоящее время разработана и принята к серийному производству рамная конструкция отечественного сепаратора из стеклонаполненного полиамида,обеспечивающая существенное повышение надежности работы буксового узла за счет устранения износов сепаратора по центрирующей поверхности и перемычкам. При этом устраняются окисление смазки, задиры торцов роликов и бортовых колец, исключается заклинивание подшипников из-за разрушения сепаратора. Новая конструкция сепаратора позволила повысить живучесть буксового узла в аварийном режиме и снизить необрессоренную массу подшипника.

Полиамидный сепаратор. В латунном сепараторе 14 роликов, а в полиамидном 15

Надежность работы буксовых узлов определяется не только совершенством их конструкции, но и качеством смазывания подшипников. С 1973 г. для роликовых подшипников применяется консистентная смазка ЛЗ-ЦНИИ. Основное ее назначение — это обеспечение противоизносных, противокоррозионных и противозадирных явлений в процессе работы подшипников. В основном эти функции смазка ЛЗ-ЦНИИ выполняет, но при длительной эксплуатации и особенно при попадании в буксу воды до 5% ее качества снижаются, что отражается на работоспособности подшипников (происходит схватывание торцов роликов с бортами колец, коррозионные повреждения и др.). Поэтому проводятся работы по созданию новых смазок со специальными химически активными присадками, которые бы обладали более высокой стабильностью свойств в процессе работы, чем смазка ЛЗ-ЦНИИ. Этим требованиям отвечает модифицированная универсальная смазка на литиевой основе под условным названием «буксол», разработанная ЦНИИ-МПС.