По време на появата на първите парни локомотиви те предизвикаха наслада. Но просто трябва да помислите как той кара по гладки релси и не се плъзга, тъй като веднага възникват много въпроси.
Как се правят железопътни колела?
Всяко производство има свои тънкости в производството на колела, но основните етапи на работа са непроменени. В основата на едното колело е приблизително 500 кг стомана. Заготовката се подлага на постепенно нагряване в пещи, загрята до 1000 градуса, след това веднага до 1300. След това се обработва с вода под налягане, за да се премахне мащаба. Следващият етап е пресовата линия. Заготовката се уплътнява с 40-60%, след което придобива формата на диск - очертават се очертанията на бъдещото колело.
На следващия етап най-накрая се формира кръгът за кънки - частта на колелото, която директно контактува с релсата, както и фланецът (стърчаща част). След нанасяне на всички необходими маркировки, колелото се подлага на изотермично стареене в пещи за облекчаване на стреса. В бъдеще той отново ще се нагрява и обработва с вода за гасене, както и ще се укрепва с помощта на машина за взривяване. След всички процедури колелото се смила до желаните параметри. Всеки етап на производство се придружава от контрол на качеството.
Интересен факт: изобретателите на първите парни локомотиви се страхуваха колелата да не вървят по гладки релси, затова бяха оборудвани със зъбни колела, а релсите със зъби. Но този метод беше твърде скъп и движението на двигателя се забави.
Защо влаковите колела не се плъзгат?
Изглежда, че отговорът е очевиден: влакът се движи поради работата на двигателя и въртенето на колелата. Всъщност шофирането изисква друг фактор - движещата сила под формата на сцепление на колела с релси. На пръв поглед релсите и колелата изглеждат абсолютно гладки. Всъщност има повърхности на колелата, които осигуряват сцепление.
Колелата се плъзгат по повърхността на релсата и това показва наличието на триене на плъзгане. Колкото по-силни са релсите и колелата, толкова по-висок е този показател. Според законите на физиката тялото (влакът) упражнява натиск върху повърхността (релси) в съответствие с неговата маса. Но в отговор повърхността насочва същата сила по отношение на тялото, която се нарича реакционна сила на опората.
Влакът има теглещо тегло. Всички колела в него са подвижни, така че теглото на захвата е масата на влака, която той действа върху релсите през колелата. Именно той кара колелата да се въртят, започвайки от релсата. Задвижващата сила на сцеплението се нарича също тягова сила на влака за сцепление.
Влакът се движи плавно. Той равномерно започва да се движи, увеличавайки скоростта и също спира равномерно. Това се дължи на сцепление. Той е достатъчно силен, за да държи целия влак върху релси. Коефициентът на сцепление между колелата и релсите е около 0,14. Максималният ъгъл на наклона, който влакът може да издържи, е 8 °. За сравнение коефициентът на сцепление на автомобилните гуми върху сух асфалт е много по-висок - от 0,50 до 0,70.Следователно пътните превозни средства могат рязко да започнат и да прекратят движението, както и да влизат в по-стръмни завои.
Интересен факт: за да се осигури безопасно завъртане на влака, колелата му са направени асиметрични по форма. Така от вътрешната страна диаметърът на колелото е по-голям (959 мм), а отвън - по-малък (953 мм). Разликата е незначителна, но тя позволи напълно да се реши проблема с обръщането.
Ски влакове и начини за справяне с тях
В железопътната терминология съществува концепцията за „подхлъзване“ или „бокс“ (два варианта на използване в различни речници). Той показва повреда на съединителя между релсите и колелата. Плъзгането може да се случи както в началото на влака, така и по време на него. В този случай колелата започват да се въртят много по-бързо. Това се дължи на твърде голямото усилване на сцеплението в определен момент.
Ако процесът на подхлъзване е започнал, той не може да бъде прекратен произволно. Сцеплението между релси и колела е силно намалено. За да спрете подхлъзването, е необходимо да използвате модификатори на триенето, както и да регулирате момента на сцепление.
Причини за подхлъзване:
- мокри релси след дъжд;
- замърсяване на релси от различен произход;
- голям наем на чифт колела;
- влизането на влака в завой (поради факта, че вътрешните и външните колела минават по различен път) и т.н.
Плъзгането се отразява негативно на състоянието на релсата, както и на самия влак. На първо място, има силно натоварване на двигателя, което може да го деактивира.Релсите могат да бъдат деформирани - поради силното триене металът се загрява и релсата губи формата си, "разпространява се" в страни. Впоследствие те се ремонтират чрез шлайфане или се подменят.
За да спрете подхлъзване, пясък или друг абразивен материал се подава в зоната, където релсата е в контакт с колелото. Те също намаляват сцеплението, което се реализира от двигателя. Друг метод е забранен съгласно Правилата за техническа експлоатация. Този метод включва използването на директна локомотивна спирачка. Това е изпълнено с криволичене на колоосата, а това от своя страна създава опасна ситуация за железопътния транспорт.
Влаковите колела и релсите само навън изглеждат идеално гладки. На самите колела има грапавини, които допринасят за сцеплението на две повърхности. Между тях има сила на триене с коефициент 0,14, което е много по-малко от, например, триенето на гуми върху асфалт (0,50-0,70). В същото време влакът започва да се движи плавно и също така спира плавно. Поради теглото си, както и устойчивостта на повърхността на релсата се получава съединителят на колелата, поради което влакът пътува по релси.
