Pasirodžius pirmiesiems garvežiams, jie sukėlė džiaugsmą. Tačiau reikia tik pagalvoti, kaip jis važiuoja lygiais bėgiais ir neslysta, nes iškart kyla daugybė klausimų.
Kaip geležinkelio ratai?
Kiekviena gamyba turi savo ratų gamybos subtilybes, tačiau pagrindiniai darbo etapai nesikeičia. Vieno rato centre yra maždaug 500 kg plieno. Ruošinys palaipsniui kaitinamas krosnyse, kaitinamas iki 1000 laipsnių, po to nedelsiant iki 1300. Tada jis apdorojamas slėgiu vandeniu, kad būtų pašalinta skalė. Kitas etapas yra preso valcavimo linija. Ruošinys suspaudžiamas 40–60%, po to jis tampa disko pavidalu - pasirodo būsimo rato kontūrai.
Kitame etape galutinai suformuotas čiuožimo ratas - rato dalis, tiesiogiai liečianti bėgį, taip pat flanšas (išsikišusi dalis). Uždėjus visus reikiamus ženklus, ratas sendinamas izoterminiu būdu mažinant stresą krosnyse. Ateityje jis vėl bus šildomas ir apdorojamas vandeniu gesinti, taip pat sustiprinamas naudojant šratų pūtimo mašiną. Po visų procedūrų ratas pasukamas norimais parametrais. Kiekvieną gamybos etapą lydi kokybės kontrolė.
Įdomus faktas: pirmųjų garo lokomotyvų išradėjai bijojo, kad ratai nevažiuotų lygiais bėgiais, todėl jie buvo aprūpinti krumpliaračiais, o bėgeliai - dantimis. Tačiau šis metodas buvo per brangus, o variklio judėjimas sulėtėjo.
Kodėl traukinio ratai neslysta?
Atrodytų, kad atsakymas akivaizdus: traukinys juda dėl variklio darbo ir ratų pasukimo. Tiesą sakant, važiavimui reikalingas dar vienas veiksnys - varomoji jėga ratų su bėgiais traukos forma. Iš pirmo žvilgsnio bėgiai ir ratai atrodo visiškai lygūs. Tiesą sakant, ratų paviršiuje yra nelygumų, užtikrinančių sukibimą.
Ratai slysta ant bėgio paviršiaus, ir tai rodo slystančios trinties buvimą. Kuo stipresni bėgiai ir ratai liečiasi, tuo didesnis šis indikatorius. Pagal fizikos įstatymus kūnas (traukinys) daro įtaką paviršiui (bėgiams) pagal savo masę. Bet reaguodamas paviršius nukreipia tą pačią jėgą kūno atžvilgiu, kuri vadinama atramos reakcijos jėga.
Traukinys turi traukos svorį. Visi jame esantys ratai yra judrūs, todėl sukibimo svoris yra traukinio masė, kurią ji veikia ant bėgių per ratus. Būtent jis priverčia ratus suktis, pradedant nuo bėgio. Varomoji sukibimo jėga dar vadinama traukinio sukibimo jėga.
Traukinys juda sklandžiai. Jis tolygiai pradeda judėti, didindamas greitį, taip pat tolygiai sustoja. Taip yra dėl sukibimo. Jis yra pakankamai stiprus, kad visą traukinį galėtų laikyti ant bėgių. Sukibimo tarp ratų ir bėgių koeficientas yra apie 0,14. Didžiausias pakreipimo kampas, kurį traukinys gali atlaikyti, yra 8 °. Palyginimui, automobilių padangų sukibimo su sausu asfaltu koeficientas yra daug didesnis - nuo 0,50 iki 0,70.Todėl kelių transporto priemonės gali staiga pradėti ir baigti eismą, taip pat stoti į staigesnius posūkius.
Įdomus faktas: siekiant užtikrinti saugų traukinio posūkį, jo ratai yra nesimetriškos formos. Taigi, vidinėje pusėje rato skersmuo yra didesnis (959 mm), o išorėje - mažesnis (953 mm). Skirtumas nereikšmingas, tačiau jis leido visiškai išspręsti posūkio problemą.
Traukinių slydimas ir jo įveikimo būdai
Geležinkelių terminologijoje yra sąvoka „slydimas“ arba „boksas“ (du naudojimo variantai skirtinguose žodynuose). Tai rodo sankabos suskirstymą tarp bėgių ir ratų. Slydimas gali įvykti tiek traukinio pradžioje, tiek jo metu. Tokiu atveju ratai pradeda suktis daug greičiau. Taip yra dėl per didelio traukos padidėjimo tam tikru momentu.
Jei praslydimo procesas prasidėjo, jis negali savavališkai pasibaigti. Labai sumažėja sukibimas tarp bėgių ir ratų. Norėdami sustabdyti slydimą, būtina naudoti trinties modifikatorius, taip pat sureguliuoti traukos momentą.
Paslydimo priežastys:
- šlapias bėgiai po lietaus;
- įvairios kilmės bėgių tarša;
- didelė nuoma ant ratų;
- traukinio įvažiavimas į posūkį (dėl to, kad vidiniai ir išoriniai ratai eina skirtingu keliu) ir kt.
Slydimas neigiamai veikia bėgio būklę, taip pat patį traukinį. Visų pirma, variklis patiria didelę apkrovą, kuri gali jį išjungti.Bėgiai gali deformuotis - dėl stiprios trinties metalas sušyla ir bėgis praranda savo formą, „plinta“ į šonus. Vėliau jie arba suremontuojami šlifuojant, arba pakeičiami.
Norėdami sustabdyti slydimą, į vietą, kur bėgis liečiasi su ratu, tiekiamas smėlis ar kita abrazyvinė medžiaga. Jie taip pat sumažina variklio sukibimą. Kitas būdas yra draudžiamas pagal techninio darbo taisykles. Šis metodas apima tiesioginį lokomotyvo stabdymą. Tai užkluptas ratukų užkimšimas, o tai savo ruožtu sukuria pavojingą geležinkelių transporto situaciją.
Traukinio ratai ir bėgiai tik išoriškai atrodo visiškai lygūs. Ant pačių ratų yra nelygumų, kurie prisideda prie dviejų paviršių sukibimo. Tarp jų yra trinties jėga, kurios koeficientas yra 0,14, o tai yra daug mažiau nei, pavyzdžiui, padangų trintis ant asfalto (0,50–0,70). Tuo pat metu traukinys pradeda sklandžiai judėti, taip pat sklandžiai stabdo. Dėl savo svorio, taip pat dėl bėgio paviršiaus pasipriešinimo atsiranda ratų sankaba, dėl kurios traukinys važiuoja bėgiais.