Tijekom pojave prvih parnih lokomotiva izazvale su oduševljenje. Ali samo trebate razmišljati o tome kako se vozi po glatkim tračnicama i ne klizi, jer se odmah postavlja puno pitanja.
Kako se rade željeznički kotači?
Svaka proizvodnja ima svoje sitnice izrade kotača, ali glavne faze rada su nepromijenjene. U središtu jednog kotača nalazi se oko 500 kg čelika. Obradak se podvrgava postupnom zagrijavanju u pećima, zagrijava se na 1000 stupnjeva, a zatim odmah do 1300. Zatim se obrađuje vodom pod pritiskom da se ukloni kamen. Sljedeća faza je press-kotrljajuća linija. Obradak se zbija za 40-60%, nakon čega ima oblik diska - pojavljuju se obrisi budućeg kotača.
U sljedećoj fazi konačno se formira klizački krug - dio kotača koji izravno dodiruje šinu, kao i prirubnicu (izbočeni dio). Nakon nanošenja svih potrebnih oznaka, kotač se podvrgava izotermalnom starenju u peći za uklanjanje stresa. U budućnosti će se ponovno zagrijavati i tretirati vodom za gašenje, kao i ojačati korištenjem stroja za miniranje. Nakon svih postupaka, kotač se brusi na željene parametre. Svaku fazu proizvodnje prati kontrola kvalitete.
Zanimljiva činjenica: izumitelji prvih parnih lokomotiva bojali su se da kotači neće ići glatkim nosačima, pa su bili opremljeni zupčanicima, a tračnice zubima. Ali ova metoda je bila preskupa, a kretanje motora je usporilo.
Zašto kotači vlaka ne klize?
Čini se da je odgovor očit: vlak se kreće zbog rada motora i rotacije kotača. Zapravo, vožnja zahtijeva drugi faktor - pokretačku silu u obliku vuče kotača s tračnicama. Na prvi pogled šine i kotači djeluju apsolutno glatkim. U stvari, na površini kotača postoje hrapavosti koje pružaju vuču.
Kotači klize po površini šine, a to ukazuje na prisutnost trenja klizanja. Što su tračnice i kotači jači u kontaktu, to je veći i ovaj pokazatelj. Prema zakonima fizike tijelo (vlak) vrši pritisak na površinu (tračnice) u skladu sa svojom masom. Ali kao odgovor, površina usmjerava istu silu u odnosu na tijelo, koja se naziva reakcijska sila nosača.
Vlak ima vučnu težinu. Svi su kotači u njemu pokretni, pa je težina prianjanja masa vlaka, koja djeluje na tračnice kroz kotače. Upravo on čini kotače koji se okreću, počevši od tračnice. Pokretačka sila prianjanja naziva se i vučna sila vlaka na prijanjanje.
Vlak se kreće nesmetano. On se ravnomjerno počinje kretati, povećavajući brzinu, a isto tako se ravnomjerno zaustavlja. To je zbog prianjanja. Dovoljno je jak da cijeli vlak drži na tračnicama. Koeficijent adhezije između kotača i tračnica iznosi oko 0,14. Maksimalni kut nagiba koji vlak može podnijeti je 8 °. Za usporedbu, koeficijent adhezije automobilskih guma na suhi asfalt mnogo je veći - od 0,50 do 0,70.Stoga cestovna vozila mogu naglo započeti i završiti promet, kao i ulaziti u strmija skretanja.
Zanimljiva činjenica: da bi se osigurao siguran okret vlaka, kotači su izrađeni asimetrično. Dakle, s unutarnje strane je promjer kotača veći (959 mm), a s vanjske strane manji (953 mm). Razlika je neznatna, ali omogućila je potpuno rješavanje problema skretanja.
Skidanje vlakova i načini kako se nositi s tim
U željezničkoj terminologiji postoji pojam "proklizavanja" ili "boksa" (dvije varijante upotrebe u različitim rječnicima). Ukazuje na kvar kvačila između tračnica i kotača. Sklizanje se može dogoditi i na početku vlaka i tijekom njega. U ovom slučaju, kotači se počinju vrtjeti mnogo brže. To je zbog previsokog dobitka vuče u određenoj točki.
Ako je postupak klizanja započeo, ne može ga se proizvoljno prekinuti. Vuča između tračnica i kotača uvelike je smanjena. Za zaustavljanje proklizavanja potrebno je koristiti izmjenjivače trenja, kao i prilagoditi moment prianjanja.
Razlozi proklizavanja:
- vlažne šine nakon kiše;
- zagađenje tračnica različitog podrijetla;
- veliki najam na paru kotača;
- ulazak vlaka u skretanje (zbog činjenice da unutarnji i vanjski kotači idu drugačijim putem)
Klizanje negativno utječe na stanje pruge, kao i na sam vlak. Prije svega, snažno je opterećenje motora, što ga može onesposobiti.Tračnice se mogu deformirati - zbog jakog trenja metal se zagrijava, a šina gubi oblik, "širi se" na strane. Nakon toga se popravljaju brušenjem ili zamjenjuju.
Da bi se zaustavilo klizanje, pijesak ili drugi abrazivni materijal dovodi se u područje gdje je šina u kontaktu s kotačem. Oni također smanjuju vuču koju ostvaruje motor. Zabranjena je druga metoda prema Pravilima o tehničkom radu. Ova metoda uključuje upotrebu izravne kočnice lokomotive. To je prepun rotacije zavoja kotača, a to zauzvrat stvara opasnu situaciju za željeznički promet.
Vlačni kotači i tračnice samo prema van izgledaju potpuno glatko. Na samim kotačima postoje hrapavosti koje doprinose prijanjanju dviju površina. Između njih postoji sila trenja s koeficijentom 0,14, što je mnogo manje od, primjerice, trenja guma o asfaltu (0,50-0,70). Istovremeno, vlak počinje nesmetano kretati i također neometano koči. Zbog njegove težine, kao i otpornosti površine šine dolazi do kvačila kotača zbog čega vlak kreće po tračnicama.