În timpul apariției primelor locomotive cu aburi, acestea au provocat încântare. Dar trebuie doar să te gândești la modul în care călărește pe șinele netede și nu alunecă, deoarece apar o mulțime de întrebări imediat.
Cum sunt roțile de cale ferată?
Fiecare producție are propriile subtilități de fabricație a roților, dar principalele etape ale muncii sunt neschimbate. În inima unei roți se află aproximativ 500 kg de oțel. Piesa de prelucrat este supusă încălzirii treptate în cuptoare, încălzită la 1000 de grade, apoi imediat până la 1300. Apoi, este tratată cu apă sub presiune pentru a îndepărta scara. Următoarea etapă este linia de presare. Piesa de prelucrat este compactată cu 40-60%, după care ia forma unui disc - apar contururile viitoarei roți.
La următoarea etapă, în final se formează cercul de patinaj - partea roții care contactează direct șina, precum și flanșa (partea proeminentă). După aplicarea tuturor marcajelor necesare, roata este supusă îmbătrânirii izoterme în cuptoarele care atenuează stresul. În viitor, va fi din nou încălzit și tratat cu apă pentru stingere, precum și consolidat folosind o mașină de sablare. Dupa toate procedurile, roata este macinata la parametrii doriti. Fiecare etapă de fabricație este însoțită de controlul calității.
Fapt interesant: inventatorii primelor locomotive cu aburi se temeau că roțile nu vor merge pe șinele netede, așa că erau echipate cu angrenaje, iar șinele cu dinți. Dar această metodă a fost prea scumpă, iar mișcarea motorului a încetinit.
De ce nu alunecă roțile de tren?
S-ar părea că răspunsul este evident: trenul se mișcă datorită funcționării motorului și rotirii roților. De fapt, conducerea necesită un alt factor - forța motrică sub formă de tracțiune a roților cu șine. La prima vedere, șinele și roțile par absolut netede. De fapt, pe suprafața roților există rugozități care asigură tracțiune.
Roțile alunecă pe suprafața șinei, iar acest lucru indică prezența frecării culisante. Cu cât șinele și roțile sunt mai puternice în contact, cu atât este mai mare acest indicator. Conform legilor fizicii, corpul (trenul) exercită presiune asupra suprafeței (șinelor) în conformitate cu masa sa. Dar ca răspuns, suprafața direcționează aceeași forță față de corp, ceea ce se numește forța de reacție a suportului.
Trenul are greutate de tracțiune. Toate roțile din ea sunt mobile, astfel încât greutatea de prindere este masa trenului, care acționează pe șinele prin roți. El este cel care face rotile să se învârtă, pornind de la șină. Forța motrică a aderenței se mai numește forța de tracțiune a trenului pe aderență.
Trenul se mișcă lin. El începe uniform să se miște, crescând viteza și, de asemenea, se oprește uniform. Acest lucru se datorează aderenței. Este suficient de puternic pentru a ține întregul tren pe șine. Coeficientul de aderență între roți și șine este de aproximativ 0,14. Unghiul maxim de înclinare pe care îl poate rezista trenul este de 8 °. Pentru comparație, coeficientul de aderență al anvelopelor auto pe asfalt uscat este mult mai mare - de la 0,50 la 0,70.Prin urmare, vehiculele rutiere pot începe și termina brusc traficul, precum și pot intra în viraje mai abrupte.
Fapt interesant: pentru a asigura o rotire sigură a trenului, roțile sale sunt asimetrice. Astfel, la interior, diametrul roții este mai mare (959 mm), iar la exterior, mai mic (953 mm). Diferența este nesemnificativă, dar a permis rezolvarea completă a problemei de cotitură.
Derapaj trenuri și modalități de a face față
În terminologia feroviară, există conceptul de „alunecare” sau „box” (două variante de utilizare în dicționare diferite). Indică o rupere a ambreiajului între șine și roți. Derapajul poate apărea atât la începutul trenului, cât și în timpul acestuia. În acest caz, roțile încep să se rotească mult mai repede. Acest lucru se datorează câștigului de tracțiune prea mare la un anumit moment.
Dacă procesul de alunecare a început, acesta nu poate fi încheiat în mod arbitrar. Tracțiunea dintre șine și roți este mult redusă. Pentru a opri alunecarea, este necesar să folosiți modificatori de frecare, precum și să reglați momentul de tracțiune.
Motive pentru alunecare:
- șinele umede după ploaie;
- poluarea șinelor de origine diversă;
- închiriere mare pe o pereche de roți;
- intrarea trenului într-un viraj (datorită faptului că roțile interioare și exterioare trec pe o cale diferită) etc.
Derapajul afectează negativ starea căii ferate, precum și trenul în sine. În primul rând, există o sarcină puternică pe motor, care îl poate dezactiva.Șinele pot fi deformate - datorită frecării puternice, metalul se încălzește, iar șina își pierde forma, „răspândindu-se” în părțile laterale. Ulterior, acestea sunt fie reparate prin șlefuire, fie înlocuite.
Pentru a opri alunecarea, nisipul sau alt material abraziv este furnizat în zona în care șina este în contact cu roata. De asemenea, reduc tracțiunea realizată de motor. O altă metodă este interzisă în conformitate cu Regulile de funcționare tehnică. Această metodă implică utilizarea unei frâne directe a unei locomotive. Este plin de manevrare a roții, iar acest lucru, la rândul său, creează o situație periculoasă pentru transportul feroviar.
Roțile și șinele de tren doar în exterior par perfect netede. Pe roțile în sine există rugozități care contribuie la aderența a două suprafețe. Între ele există o forță de frecare cu un coeficient de 0,14, care este mult mai mic decât, de exemplu, frecarea anvelopelor pe asfalt (0,50-0,70). În același timp, trenul începe să se deplaseze lin și, de asemenea, frânează lin. Datorită greutății sale, precum și a rezistenței suprafeței șinei, apare ambreiajul roților, datorită căruia trenul circulă pe șine.
