قطارها بدون فرمان چگونه می چرخند؟ طراحی چرخ و چرخ راه آهن توضیح داده شده است

هنگام تماشای قطاری که به آرامی از یک منحنی با سرعت بالا عبور می کند، بسیاری از مردم تعجب می کنند: چگونه یک قطار بدون فرمان می تواند بچرخد؟

در واقعیت، قطارها بر طراحی خاص آج‌های چرخ‌های راه‌آهن و تعامل پیچیده بین چرخ‌ها و ریل‌ها تکیه می‌کنند تا منحنی‌ها را به صورت ایمن و روان انجام دهند. این یکی از اصول مهندسی اساسی در پشت سیستم های راه آهن مدرن است.

چرا چرخ‌های راه‌آهن می‌توانند به طور خودکار 'هدایت' کنند؟

برخلاف لاستیک‌های خودرو، چرخ‌های راه‌آهن مدرن - از جمله چرخ‌های لوکوموتیو، چرخ‌های واگن مسافری، چرخ‌های قطار باری و چرخ‌های مترو - شکل‌های استوانه‌ای ساده نیستند. در عوض، آنها از پروفیل های آج چرخ های مخروطی یا مقاوم در برابر سایش استفاده می کنند.

هنگامی که یک مجموعه چرخ وارد یک منحنی می شود، مجموعه چرخ نسبت به ریل ها کمی به طرفین جابجا می شود:

• چرخ بیرونی در موقعیتی با شعاع نورد بزرگتر با ریل تماس می گیرد.

• چرخ داخلی در موقعیتی با شعاع غلتشی کوچکتر با ریل تماس می گیرد.

از آنجایی که هر دو چرخ به صورت سفت و سخت بر روی یک محور در یک پیکربندی مجموعه چرخ سفت نصب شده اند، همیشه با سرعت زاویه ای یکسانی می چرخند.

در نتیجه:

• چرخ بیرونی به طور طبیعی مسافت بیشتری را طی می کند.

• چرخ داخلی مسافت کوتاه تری را طی می کند.

این تفاوت شعاع غلتشی به طور خودکار تفاوت مسیر بین ریل های داخلی و خارجی را جبران می کند و به قطار اجازه می دهد بدون هیچ مکانیزم فرمانی از منحنی ها به راحتی عبور کند.

چگونه خزش طولی به قطارها کمک می‌کند تا در منحنی‌ها مذاکره کنند؟

در منحنی های تنگ، تفاوت شعاع غلتشی به تنهایی ممکن است به طور کامل تفاوت فاصله بین ریل های داخلی و خارجی را جبران نکند.

در این مرحله پدیده ای به نام خزش طولی بین چرخ و ریل رخ می دهد.

خزش طولی به لغزش نسبی میکروسکوپی درون وصله تماس چرخ و ریل اشاره دارد. اگرچه حرکت بسیار کوچک است، اما به توزیع مجدد نیروهای مماسی بین چرخ و ریل کمک می کند و به چرخ بیرونی اجازه می دهد کمی دورتر حرکت کند.

خزش طولی به موارد زیر کمک می کند:

• کاهش سایش فلنج چرخ؛

• به حداقل رساندن تاثیر چرخ-راه آهن؛

• بهبود عملکرد مذاکره منحنی؛

• افزایش پایداری دویدن؛

• عمر چرخ ها و ریل ها را افزایش دهید.

بنابراین، خزش چرخ - ریل مکانیسم مهم دیگری است که وسایل نقلیه راه آهن را قادر می سازد تا روی پیچ ها به آرامی کار کنند.

تفاوت بین چرخ های سفت و سخت و چرخ های مستقل چیست؟

سازه های چرخ راه آهن به طور عمده به مجموعه چرخ های صلب و مجموعه چرخ های مستقل تقسیم می شوند.

چرخ سفت و سخت

مجموعه چرخ های سفت و سخت شامل دو چرخ است که به طور محکم روی یک محور قرار می گیرند و باعث می شود هر دو چرخ به طور همزمان بچرخند.

این ساختار چندین مزیت دارد:

• عملکرد عالی راهنمایی؛

• پایداری با سرعت بالا؛

• قابلیت تحمل بار قوی؛

• ایمنی عملیاتی قابل اعتماد

به همین دلیل، چرخ های سفت و سخت به طور گسترده در موارد زیر استفاده می شوند:

• قطارهای پرسرعت؛

• واگن های باری؛

• مربیان مسافربری؛

• وسایل نقلیه مترو؛

• سیستم های حمل و نقل ریلی سنگین

چرخ مستقل

چرخ های مستقل به چرخ های چپ و راست اجازه می دهد تا به طور مستقل بچرخند.

اگرچه این ساختار به طور طبیعی می‌تواند با تفاوت‌های مسیر منحنی سازگار شود، اما قابلیت هدایت ضعیف‌تر آن را مستعدتر در برابر نوسانات شکار می‌کند، که کاربرد آن را در وسایل نقلیه راه‌آهن پرسرعت محدود می‌کند.

امروزه چرخ های مستقل عمدتاً در موارد زیر استفاده می شوند:

• ترامواهای طبقه پایین؛

• برخی وسایل نقلیه ریلی سبک؛

• سیستم های حمل و نقل شهری

چرا طراحی آج چرخ راه آهن بسیار مهم است؟

دقت پروفیل های آج چرخ راه آهن به طور مستقیم بر عملکرد قطار و ایمنی عملیاتی تأثیر می گذارد.

یک آج چرخ با طراحی مناسب می تواند:

• بهبود قابلیت مذاکره منحنی؛

• کاهش سایش چرخ و ریل؛

• به حداقل رساندن سر و صدا و لرزش؛

• افزایش پایداری در سرعت بالا؛

• خطر خروج از ریل کمتر؛

• عمر چرخ ها را افزایش دهید.

در نتیجه، تولید چرخ راه آهن به استانداردهای بسیار بالایی در دقت ماشینکاری آج، فرآیندهای عملیات حرارتی و دقت مونتاژ چرخ نیاز دارد.

تولید چرخ و ست چرخ راه آهن حرفه ای MTJ

به عنوان یک تولید کننده حرفه ای چرخ راه آهن، MTJ در تحقیق، توسعه و تولید چرخ های راه آهن، محورها، تایرهای چرخ و مجموعه چرخ ها تخصص دارد.

محصولات MTJ به طور گسترده در موارد زیر استفاده می شود:

• راه آهن پرسرعت؛

• راه آهن حمل و نقل سنگین؛

• سیستم های حمل و نقل ریلی شهری؛

• وسایل نقلیه مترو؛

• لوکوموتیو;

• واگن های باری.

MTJ می تواند ارائه دهد:

• چرخ های راه آهن فورج جامد؛

• چرخ های ارتجاعی؛

• محورهای راه آهن؛

• چرخ های کامل؛

• لاستیک چرخ راه آهن.

همه محصولات بر اساس استانداردهای بین المللی تولید می شوند تا از عملکرد عالی در مذاکرات منحنی، پایداری در حال اجرا و عمر طولانی اطمینان حاصل شود.

پایان

اگرچه قطارها فرمان ندارند، اما همچنان می‌توانند از طریق اثرات ترکیبی طراحی آج چرخ‌های مخروطی، ساختارهای سفت و سخت و خزش طولی چرخ-راه‌آهن، منحنی‌ها را به‌طور ایمن و هموار بررسی کنند.

این اصل مهندسی ظریف یکی از مهمترین پایه های حمل و نقل ریلی مدرن است.