Under udseendet af de første damplokomotiver skabte de glæde. Men du skal bare tænke over, hvordan han kører på glatte skinner og ikke glider, da der straks opstår mange spørgsmål.
Hvordan fungerer jernbanehjul?
Hver produktion har sine egne subtiliteter inden for fremstilling af hjul, men de vigtigste arbejdsstadier er uændrede. I hjertet af det ene hjul er cirka 500 kg stål. Arbejdsemnet udsættes for gradvis opvarmning i ovne, opvarmet til 1000 grader og derefter straks til 1300. Derefter behandles det med vand under tryk for at fjerne skala. Den næste fase er pressevalselinjen. Arbejdsstykket komprimeres med 40-60%, hvorefter det har form af en disk - konturerne af det fremtidige hjul vises.
I det næste trin formes skøjteløbet endelig - den del af hjulet, der direkte kommer i kontakt med skinnen, samt flangen (den udragende del). Efter anvendelse af alle de nødvendige markeringer underkastes hjulet isoterm aldring i stressaflastende ovne. I fremtiden vil det igen blive opvarmet og behandlet med vand til slukning og styrket ved hjælp af en sprængmaskine. Efter alle procedurer slibes hjulet til de ønskede parametre. Hver produktionstrin ledsages af kvalitetskontrol.
Interessant fakta: Opfinderne af de første damplokomotiver var bange for, at hjulene ikke ville gå på glatte skinner, så de var udstyret med gear og skinnerne med tænder. Men denne metode var for dyr, og bevægelsen af motoren blev langsommere.
Hvorfor glider ikke toghjulene?
Det ser ud til, at svaret er indlysende: toget bevæger sig på grund af motorens drift og hjulets rotation. Faktisk kræver kørsel en anden faktor - drivkraften i form af trækkraft af hjul med skinner. Ved første øjekast ser skinner og hjul helt glatte ud. Der er faktisk ujævnheder på overfladen af hjulene, der giver trækkraft.
Hjulene glider på overfladen af skinnen, og dette indikerer tilstedeværelsen af glidende friktion. Jo stærkere skinner og hjul er i kontakt, jo højere er denne indikator. I henhold til fysikens love udøver kroppen (toget) pres på overfladen (skinner) i overensstemmelse med dens masse. Men som svar dirigerer overfladen den samme kraft i forhold til kroppen, som kaldes understøttelsens reaktionskraft.
Toget har trækkraft. Alle hjul i det er mobile, så grebvægten er massen på toget, som det virker på skinnerne gennem hjulene. Det er han, der får hjulene til at dreje, startende fra skinnen. Den drivende kraft for vedhæftning kaldes også trækkraften for toget på vedhæftningen.
Toget bevæger sig glat. Han begynder jævnt at bevæge sig, øge hastigheden og stopper også jævnt. Dette skyldes greb. Det er stærkt nok til at holde hele toget på skinner. Vedhæftningskoefficienten mellem hjul og skinner er ca. 0,14. Den maksimale hældningsvinkel, som toget kan modstå, er 8 °. Til sammenligning er vedhæftningskoefficienten for bildæk på tør asfalt meget højere - fra 0,50 til 0,70.Derfor kan landevejskøretøjer pludselig begynde og afslutte trafikken såvel som indgå i stejlere sving.
Interessant fakta: For at sikre sikkert drejning af toget er dets hjul gjort asymmetrisk i form. På indersiden er hjulets diameter således større (959 mm) og på ydersiden mindre (953 mm). Forskellen er ubetydelig, men det gjorde det muligt at løse problemet med at dreje helt.
Skiddingstog og måder at tackle det på
I jernbaneterminologi er der begrebet "glidning" eller "boksning" (to varianter af brug i forskellige ordbøger). Det angiver en fordeling af koblingen mellem skinnerne og hjulene. Skridning kan forekomme både i begyndelsen af toget og under det. I dette tilfælde begynder hjulene at rotere meget hurtigere. Dette skyldes for høj trækkraftforøgelse på et bestemt tidspunkt.
Hvis glideprocessen er begyndt, kan den ikke vilkårligt afsluttes. Trækkraft mellem skinner og hjul er kraftigt reduceret. For at stoppe med at glide er det nødvendigt at bruge friktionsmodifikatorer samt justere trækkraftmomentet.
Årsager til at glide:
- våde skinner efter regn;
- forurening af skinner af forskellig oprindelse;
- stor leje på et par hjul;
- togets indtræden i en sving (på grund af at det indre og ydre hjul passerer en anden sti) osv.
Skridning påvirker skinnens tilstand såvel som selve toget negativt. Først og fremmest er der en stærk belastning på motoren, som kan deaktivere den.Skinner kan deformeres - på grund af stærk friktion, opvarmer metallet, og skinnen mister sin form og "spreder sig" til siderne. Derefter repareres de enten ved slibning eller udskiftning.
For at stoppe med at glide leveres sand eller andet slibemateriale til det område, hvor skinnen er i kontakt med hjulet. De reducerer også trækkraften, der realiseres af motoren. En anden metode er forbudt i henhold til reglerne for teknisk betjening. Denne metode involverer brugen af en direkte bremse til et lokomotiv. Det er fyldt med at dreje hjulet, og dette skaber igen en farlig situation for jernbanetransport.
Toghjul og skinner kun udad virker perfekt glatte. På selve hjulene er der ruheder, der bidrager til vedhæftningen af to overflader. Mellem dem er der en friktionskraft med en koefficient på 0,14, hvilket er meget mindre end for eksempel friktion af dæk på asfalt (0,50-0,70). Samtidig begynder toget at bevæge sig jævnt og bremser også jævnt. På grund af dens vægt såvel som modstanden på overfladen på skinnen opstår hjulets kobling, på grund af hvilken toget kører på skinner.