Beim Erscheinen der ersten Dampflokomotiven sorgten sie für Freude. Aber man muss nur darüber nachdenken, wie er auf glatten Schienen fährt und nicht rutscht, da sich sofort viele Fragen stellen.
Wie funktionieren Eisenbahnräder?
Jede Produktion hat ihre eigenen Feinheiten in der Radherstellung, aber die Hauptarbeitsstufen bleiben unverändert. Das Herzstück eines Rades sind ca. 500 kg Stahl. Das Werkstück wird in Öfen allmählich erhitzt, auf 1000 Grad und dann sofort auf 1300 ° C erhitzt. Anschließend wird es unter Druck mit Wasser behandelt, um Zunder zu entfernen. Die nächste Stufe ist die Presswalzlinie. Das Werkstück wird um 40-60% verdichtet, danach nimmt es die Form einer Scheibe an - die Umrisse des zukünftigen Rades erscheinen.
In der nächsten Phase wird schließlich der Eislaufkreis gebildet - der Teil des Rades, der die Schiene direkt berührt, sowie der Flansch (hervorstehender Teil). Nach dem Anbringen aller erforderlichen Markierungen wird das Rad in Entspannungsöfen einer isothermen Alterung unterzogen. In Zukunft wird es wieder erhitzt und zum Abschrecken mit Wasser behandelt sowie mit einer Strahlmaschine verstärkt. Nach allen Vorgängen wird das Rad auf die gewünschten Parameter geschliffen. Jede Produktionsstufe wird von einer Qualitätskontrolle begleitet.
Interessante Tatsache: Die Erfinder der ersten Dampflokomotiven befürchteten, dass die Räder nicht auf glatten Schienen fahren würden, weshalb sie mit Zahnrädern und die Schienen mit Zähnen ausgestattet waren. Diese Methode war jedoch zu teuer und die Bewegung des Motors verlangsamte sich.
Warum rutschen die Räder des Zuges nicht?
Die Antwort scheint offensichtlich zu sein: Der Zug bewegt sich aufgrund des Betriebs des Motors und der Drehung der Räder. Tatsächlich erfordert das Fahren einen weiteren Faktor - die Antriebskraft in Form der Traktion von Rädern mit Schienen. Auf den ersten Blick wirken die Schienen und Räder absolut glatt. Tatsächlich gibt es Rauheiten auf der Oberfläche der Räder, die für Traktion sorgen.
Die Räder gleiten auf der Oberfläche der Schiene, was auf das Vorhandensein von Gleitreibung hinweist. Je stärker die Schienen und Räder in Kontakt sind, desto höher ist diese Anzeige. Nach den Gesetzen der Physik übt der Körper (Zug) entsprechend seiner Masse Druck auf die Oberfläche (Schienen) aus. Als Reaktion darauf lenkt die Oberfläche dieselbe Kraft in Bezug auf den Körper, die als Reaktionskraft des Trägers bezeichnet wird.
Der Zug hat Traktionsgewicht. Alle Räder sind beweglich, daher ist das Griffgewicht die Masse des Zuges, die durch die Räder auf die Schienen wirkt. Er ist es, der die Räder von der Schiene aus zum Drehen bringt. Die treibende Kraft der Haftung wird auch als Zugkraft des Zuges auf die Haftung bezeichnet.
Der Zug fährt reibungslos. Er beginnt sich gleichmäßig zu bewegen, erhöht die Geschwindigkeit und stoppt auch gleichmäßig. Dies liegt am Griff. Es ist stark genug, um den gesamten Zug auf Schienen zu halten. Der Haftungskoeffizient zwischen Rädern und Schienen beträgt ca. 0,14. Der maximale Neigungswinkel, dem der Zug standhalten kann, beträgt 8 °. Zum Vergleich ist der Haftungskoeffizient von Autoreifen auf trockenem Asphalt viel höher - von 0,50 bis 0,70.Daher können Straßenfahrzeuge den Verkehr abrupt beginnen und beenden sowie steilere Kurven fahren.
Interessante Tatsache: Um ein sicheres Wenden des Zuges zu gewährleisten, sind die Räder asymmetrisch geformt. Somit ist der Durchmesser des Rades innen größer (959 mm) und außen kleiner (953 mm). Der Unterschied ist unbedeutend, aber es ermöglichte, das Problem des Drehens vollständig zu lösen.
Schleudernde Züge und Möglichkeiten, damit umzugehen
In der Bahnterminologie gibt es das Konzept des „Ausrutschens“ oder „Boxens“ (zwei Varianten der Verwendung in verschiedenen Wörterbüchern). Dies bedeutet einen Ausfall der Kupplung zwischen den Schienen und den Rädern. Schleudern kann sowohl zu Beginn als auch während des Zuges auftreten. In diesem Fall beginnen die Räder viel schneller zu drehen. Dies ist auf eine zu hohe Traktionsverstärkung an einem bestimmten Punkt zurückzuführen.
Wenn der Rutschvorgang begonnen hat, kann er nicht willkürlich beendet werden. Die Traktion zwischen Schienen und Rädern ist stark reduziert. Um ein Verrutschen zu verhindern, müssen Reibungsmodifikatoren verwendet und das Traktionsmoment angepasst werden.
Gründe für das Ausrutschen:
- nasse Schienen nach Regen;
- Verschmutzung von Schienen verschiedener Herkunft;
- große Miete auf einem Paar Räder;
- die Einfahrt des Zuges in eine Kurve (aufgrund der Tatsache, dass die inneren und äußeren Räder einen unterschiedlichen Weg passieren) usw.
Das Schleudern wirkt sich negativ auf den Zustand der Schiene sowie des Zuges selbst aus. Erstens ist der Motor stark belastet, wodurch er deaktiviert werden kann.Schienen können verformt werden - aufgrund starker Reibung erwärmt sich das Metall und die Schiene verliert ihre Form und "breitet" sich seitlich aus. Anschließend werden sie entweder durch Schleifen repariert oder ersetzt.
Um ein Verrutschen zu verhindern, wird Sand oder anderes Schleifmaterial in den Bereich geliefert, in dem die Schiene Kontakt mit dem Rad hat. Sie reduzieren auch die vom Motor realisierte Traktion. Eine andere Methode ist nach den Regeln des technischen Betriebs verboten. Dieses Verfahren beinhaltet die Verwendung einer direkten Bremse einer Lokomotive. Es ist mit einer Drehung des Verbandes des Radsatzes behaftet, was wiederum eine gefährliche Situation für den Schienenverkehr schafft.
Zugräder und Schienen wirken nur äußerlich vollkommen glatt. An den Rädern selbst befinden sich Rauheiten, die zur Haftung zweier Oberflächen beitragen. Zwischen ihnen besteht eine Reibungskraft mit einem Koeffizienten von 0,14, die viel geringer ist als beispielsweise die Reibung von Reifen auf Asphalt (0,50 bis 0,70). Gleichzeitig beginnt der Zug reibungslos zu fahren und bremst auch reibungslos. Aufgrund seines Gewichts sowie des Widerstands der Schienenoberfläche tritt die Kupplung der Räder auf, wodurch der Zug auf Schienen fährt.
