Med pojavom prvih parnih lokomotiv so povzročale veselje. Morate pa samo razmišljati o tem, kako se vozi po gladkih tirnicah in ne drsi, saj se takoj pojavi veliko vprašanj.
Kako delujejo železniška kolesa?
Vsaka proizvodnja ima svoje posebnosti izdelave koles, vendar so glavne faze dela nespremenjene. V središču enega kolesa je približno 500 kg jekla. Obdelovanec se postopoma segreva v pečeh, segretih na 1000 stopinj, nato takoj na 1300. Nato ga obdelamo z vodo pod pritiskom, da odstranimo skalo. Naslednja faza je stiskalnica. Obdelovanec se stisne za 40-60%, po katerem ima obliko diska - pojavijo se obrisi bodočega kolesa.
Na naslednji stopnji se končno oblikuje drsalni krog - del kolesa, ki neposredno stika na tirnico, pa tudi prirobnica (štrleči del). Po uporabi vseh potrebnih oznak je kolo izpostavljeno izotermnemu staranju v pečeh, ki razbremenijo stres. V prihodnosti ga bodo ponovno segrevali in obdelali z vodo za gašenje, pa tudi okrepili s pomočjo naprave za peskanje. Po vseh postopkih se kolo brusi na želene parametre. Vsako fazo izdelave spremlja kontrola kakovosti.
Zanimivo dejstvo: izumitelji prvih parnih lokomotiv so se bali, da kolesa ne bodo šla po gladkih tirnicah, zato so bila opremljena z zobniki, tirnice pa z zobmi. Toda ta metoda je bila predraga in gibanje motorja se je upočasnilo.
Zakaj vozniška kolesa ne zdrsnejo?
Zdi se, da je odgovor očiten: vlak se premika zaradi delovanja motorja in vrtenja koles. Vožnja pravzaprav zahteva še en dejavnik - gonilno silo v obliki oprijema koles s tirnicami. Tirnice in kolesa se na prvi pogled zdijo popolnoma gladki. V resnici so na površini koles hrapave, ki zagotavljajo oprijem.
Kolesa drsijo po površini tirnice, kar kaže na prisotnost trenja drsenja. Močnejši kot sta tirnica in kolesa v stiku, višji je ta indikator. Po zakonih fizike telo (vlak) izvaja pritisk na površino (tirnice) v skladu s svojo maso. Toda v odgovor površje usmeri isto silo glede na telo, ki se imenuje reakcijska sila opore.
Vlak ima vlečno težo. Vsa kolesa v njem so mobilna, zato je oprijemna masa masa vlaka, ki deluje na tirnice skozi kolesa. Prav on se kolesa vrti, začenši z tirnice. Gonilna sila oprijema se imenuje tudi vlečna sila vlaka na oprijem.
Vlak se nemoteno premika. Enakomerno se začne premikati, povečuje hitrost in se tudi enakomerno ustavi. To je posledica oprijema. Je dovolj močan, da ves vlak drži na tirnicah. Koeficient oprijema med kolesi in tirnicami je približno 0,14. Najvišji kot nagiba vlaka je 8 °. Za primerjavo je koeficient oprijema avtomobilskih pnevmatik na suhem asfaltu precej višji - od 0,50 do 0,70.Zato lahko cestna vozila nenadoma začnejo in končajo promet, pa tudi zaidejo v strmejše zavoje.
Zanimivo dejstvo: za varno obračanje vlaka so njegova kolesa oblikovana nesimetrično. Tako je na notranji strani premer kolesa večji (959 mm), na zunanji strani pa manjši (953 mm). Razlika je nepomembna, vendar je omogočila, da je v celoti rešil problem struženja.
Tekoči vlaki in načini, kako se tega lotiti
V železniški terminologiji obstaja koncept "drsenja" ali "boksa" (dve različici uporabe v različnih slovarjih). Označuje okvaro sklopke med tirnicami in kolesi. Drsanje se lahko pojavi tako na začetku vlaka kot med njim. V tem primeru se kolesa začnejo vrteti veliko hitreje. To je posledica previsokega dobitka vleke na določeni točki.
Če se je postopek drsenja začel, ga ni mogoče samovoljno ustaviti. Oprijem med tirnicami in kolesi se močno zmanjša. Za prenehanje zdrsa je potrebno uporabiti modifikatorje trenja in prilagoditi vlečni moment.
Razlogi za zdrs:
- mokre tirnice po dežju;
- onesnaževanje tirnic različnega izvora;
- velik najem na par koles;
- vstop vlaka v zavoj (zaradi dejstva, da notranja in zunanja kolesa prečkata drugačno pot) itd.
Drsanje negativno vpliva na stanje tirnice, pa tudi na sam vlak. Najprej je na motorju močna obremenitev, ki jo lahko onemogoči.Tirnice se lahko deformirajo - zaradi močnega trenja se kovina segreje in tirnica izgubi obliko, "razširi se" na stranice. Kasneje jih popravimo z mletjem ali nadomestimo.
Za preprečitev drsenja se na območje, kjer je tirnica s kolesom, dovede pesek ali drug abraziven material. Zmanjšajo tudi oprijem, ki ga realizira motor. Druga metoda je prepovedana v skladu s pravili tehničnega delovanja. Ta metoda vključuje uporabo neposredne zavore lokomotive. To je krmiljeno z zasukom kolesne dvojice, kar ustvarja nevarne razmere za železniški promet.
Vlakna kolesa in tirnice samo navzven se zdijo popolnoma gladke. Na samih kolesih so hrapavosti, ki prispevajo k oprijemu dveh površin. Med njimi je sila trenja s koeficientom 0,14, kar je veliko manj kot na primer trenje pnevmatik o asfaltu (0,50-0,70). Vlak se hkrati začne nemoteno premikati in prav tako nemoteno zavira. Zaradi svoje teže, pa tudi odpornosti površine tirnice pride do sklopke koles, zaradi katere vlak potuje po tirnicah.
