Lors de l'apparition des premières locomotives à vapeur, elles ont ravi. Mais il suffit de penser à la façon dont il roule sur des rails lisses et ne dérape pas, car de nombreuses questions se posent immédiatement.
Comment les roues ferroviaires?
Chaque production a ses propres subtilités de fabrication de roues, mais les principales étapes de travail sont inchangées. Au cœur d'une roue se trouve environ 500 kg d'acier. La pièce est soumise à un chauffage progressif dans des fours, chauffé à 1000 degrés, puis immédiatement à 1300. Ensuite, elle est traitée avec de l'eau sous pression pour éliminer le tartre. L'étape suivante est la ligne de laminage à la presse. La pièce est compactée de 40 à 60%, après quoi elle prend la forme d'un disque - les contours de la future roue apparaissent.
À l'étape suivante, le cercle de patinage est finalement formé - la partie de la roue qui entre directement en contact avec le rail, ainsi que la bride (partie saillante). Après avoir appliqué tous les marquages nécessaires, la roue est soumise au vieillissement isotherme dans des fours de détente. À l'avenir, il sera à nouveau chauffé et traité avec de l'eau pour la trempe, et renforcé à l'aide d'une grenailleuse. Après toutes les procédures, la roue est affûtée aux paramètres souhaités. Chaque étape de fabrication s'accompagne d'un contrôle qualité.
Fait intéressant: les inventeurs des premières locomotives à vapeur craignaient que les roues ne roulent sur des rails lisses, ils étaient donc équipés d'engrenages et les rails de dents. Mais cette méthode était trop chère et le mouvement du moteur a ralenti.
Pourquoi les roues du train ne glissent-elles pas?
Il semblerait que la réponse soit évidente: le train se déplace du fait du fonctionnement du moteur et de la rotation des roues. En fait, la conduite nécessite un autre facteur - la force motrice sous forme de traction des roues avec rails. À première vue, les rails et les roues semblent absolument lisses. En fait, il y a des rugosités à la surface des roues qui assurent la traction.
Les roues glissent sur la surface du rail, ce qui indique la présence de frottements de glissement. Plus les rails et les roues sont solides, plus cet indicateur est élevé. Selon les lois de la physique, le corps (train) exerce une pression sur la surface (rails) en fonction de sa masse. Mais en réponse, la surface dirige la même force par rapport au corps, ce qu'on appelle la force de réaction du support.
Le train a un poids de traction. Toutes les roues sont mobiles, le poids d'adhérence est donc la masse du train, qui agit sur les rails à travers les roues. C'est lui qui fait tourner les roues, à partir du rail. La force motrice de l'adhérence est également appelée force de traction du train sur l'adhérence.
Le train se déplace en douceur. Il commence également à se déplacer, augmentant la vitesse, et s'arrête également de manière uniforme. Cela est dû à l'adhérence. Il est suffisamment solide pour maintenir l'ensemble du train sur rails. Le coefficient d'adhérence entre roues et rails est d'environ 0,14. L'angle d'inclinaison maximum que le train peut supporter est de 8 °. À titre de comparaison, le coefficient d'adhérence des pneus de voiture sur l'asphalte sec est beaucoup plus élevé - de 0,50 à 0,70.Par conséquent, les véhicules routiers peuvent brusquement commencer et terminer la circulation, ainsi que s'engager dans des virages plus raides.
Fait intéressant: pour assurer un virage en toute sécurité du train, ses roues sont de forme asymétrique. Ainsi, à l'intérieur, le diamètre de la roue est plus grand (959 mm), et à l'extérieur, plus petit (953 mm). La différence est insignifiante, mais elle a permis de résoudre complètement le problème du tournage.
Les trains de dérapage et les moyens d'y faire face
Dans la terminologie ferroviaire, il y a le concept de «glissement» ou de «boxe» (deux variantes d'utilisation dans des dictionnaires différents). Il indique une panne de l'embrayage entre les rails et les roues. Le dérapage peut se produire à la fois au début du train et pendant celui-ci. Dans ce cas, les roues commencent à tourner beaucoup plus vite. Cela est dû à un gain de traction trop élevé à un certain point.
Si le processus de glissement a commencé, il ne peut pas être interrompu arbitrairement. La traction entre les rails et les roues est considérablement réduite. Pour arrêter le glissement, il est nécessaire d'utiliser des modificateurs de friction, ainsi que d'ajuster le moment de traction.
Raisons du glissement:
- rails mouillés après la pluie;
- pollution des rails d'origines diverses;
- grande location sur une paire de roues;
- l'entrée du train dans un virage (du fait que les roues intérieure et extérieure passent par un chemin différent), etc.
Le dérapage affecte négativement l'état du rail, ainsi que le train lui-même. Tout d'abord, il y a une forte charge sur le moteur, ce qui peut le désactiver.Les rails peuvent être déformés - en raison de la forte friction, le métal se réchauffe et le rail perd sa forme, "s'étalant" sur les côtés. Par la suite, ils sont soit réparés par meulage, soit remplacés.
Pour arrêter le glissement, du sable ou tout autre matériau abrasif est fourni à la zone où le rail est en contact avec la roue. Ils réduisent également la traction réalisée par le moteur. Une autre méthode est interdite selon les règles de fonctionnement technique. Cette méthode implique l'utilisation d'un frein direct d'une locomotive. Il est lourd de lancer la paire de roues, ce qui, à son tour, crée une situation dangereuse pour le transport ferroviaire.
Les roues et les rails du train ne semblent que parfaitement lisses à l'extérieur. Sur les roues elles-mêmes, il y a des rugosités qui contribuent à l'adhérence de deux surfaces. Entre eux, il y a une force de friction avec un coefficient de 0,14, ce qui est beaucoup moins que, par exemple, la friction des pneus sur l'asphalte (0,50-0,70). Dans le même temps, le train commence à se déplacer en douceur et freine également en douceur. En raison de son poids, ainsi que de la résistance de la surface du rail, l'embrayage des roues se produit, en raison duquel le train se déplace sur des rails.
