Πώς γυρίζουν οι τροχοί του τρένου;

Οι τροχοί του τρένου δεν είναι εντελώς κωνικοί, αλλά ούτε και απόλυτα κυλινδρικοί. Το πιο κρίσιμο πλεονέκτημα που έχουν οι ελαφρώς κωνικοί τροχοί (στα τρένα) είναι ότι μπορούν να περιστρέφονται με ελαφρώς διαφορετικές ταχύτητες, ενώ οι κυλινδρικοί όχι (τουλάχιστον όχι τόσο ομαλά όσο οι κωνικοί).

Όταν ένα αυτοκίνητο (που κινείται με τέσσερις ή περισσότερους τροχούς) γυρίζει, οι τροχοί στο εξωτερικό (κατά τη διάρκεια της στροφής) πρέπει να διανύσουν ελαφρώς μεγαλύτερη απόσταση από τους τροχούς στο εσωτερικό.

Κατά τη στροφή, οι εξωτερικοί τροχοί διανύουν ελαφρώς μεγαλύτερη απόσταση από τους εσωτερικούς τροχούς. (Φωτογραφία :Pixabay)

Αυτό είναι σημαντικό, γιατί αν δεν συνέβαινε αυτό, δεν θα μπορούσαμε ποτέ να έχουμε «σταθερά» αυτοκίνητα που θα μπορούσαν να κάνουν αξιόπιστους ελιγμούς σε μια στροφή ενώ θα έμεναν στο δρόμο. Ωστόσο, πώς μπορείτε να κάνετε δύο τροχούς, οι οποίοι έχουν την ίδια διάμετρο και συνδέονται στον ίδιο άξονα, να καλύπτουν διαφορετικές αποστάσεις;

Εδώ μπαίνουν στη σκηνή οι άξονες των αυτοκινήτων.

Άξονας

Ένας άξονας είναι ένας κεντρικός άξονας για έναν περιστρεφόμενο τροχό ή γρανάζι. Με απλά λόγια, ο άξονας είναι μια ράβδος που περνά μέσα από τους τροχούς του οχήματος, αφήνοντας έτσι το τελευταίο να στρίβει. Οι άξονες, περιττό να πούμε, είναι ένα κρίσιμο στοιχείο των περισσότερων τροχοφόρων οχημάτων. Δεν μεταδίδουν μόνο τη ροπή κίνησης στους τροχούς και διατηρούν τη θέση των τροχών μεταξύ τους και του αμαξώματος του οχήματος, αλλά αντέχουν επίσης το βάρος του οχήματος και τυχόν φορτίου.

Ο άξονας ενός αυτοκινήτου.(Φωτογραφία :Linkdin.com)

Οι άξονες έρχονται σε διαφορετικά συστήματα. σε ορισμένα τροχοφόρα οχήματα, μπορεί να περιστρέφονται με τους τροχούς στερεωμένους σε αυτά (ή το όχημα). Αυτοί οι άξονες έχουν ένα μέρος - ένα διαφορικό - που επιτρέπει στον εξωτερικό τροχό να κινείται λίγο περισσότερο από τον εσωτερικό τροχό, γεγονός που διευκολύνει μια σταθερή, «γειωμένη» κίνηση.

Τα τρένα, όπως και τα αυτοκίνητα, έχουν επίσης τροχούς με την ίδια διάμετρο, πράγμα που σημαίνει ότι πρέπει επίσης να αντιμετωπίσουν την ίδια κατάσταση όταν κάνουν ελιγμούς σε μια στροφή, δηλαδή, οι εξωτερικοί τροχοί τους χρειάζονται να ταξιδέψετε λίγο πιο μακριά από τα εσωτερικά, μήπως εκτροχιαστεί το τρένο.

Στην περίπτωση των αυτοκινήτων, αυτή η κατάσταση αντιμετωπίζεται με τη βοήθεια άξονων που έχουν σχεδιαστεί έξυπνα, αλλά πώς αντιμετωπίζεται όταν αμφισβητούνται μακριά, βαριά και μεγάλα τρένα (με εκατοντάδες τροχούς);

Τροχοί τρένου

Ο τροχός τρένου είναι ένας τύπος τροχού που είναι ειδικά σχεδιασμένος για να κινείται σε μεταλλικές σιδηροδρομικές γραμμές. Αναφέρεται επίσης ως τροχός ράγας, είναι χυτός ή σφυρηλατημένος και υποβάλλεται σε επεξεργασία με θερμότητα για να αποκτήσει μια συγκεκριμένη, επιθυμητή σκληρότητα.

Παρατηρήστε προσεκτικά τη σχεδίαση ενός τροχού τρένου.(Φωτογραφία:FLickr)

Τώρα, μπορεί να έχετε δει τρένα αμέτρητες φορές στη ζωή σας, αλλά έχετε αλήθεια πρόσεχε τους τροχούς τους; Μια απλή ματιά στους τροχούς ενός τρένου θα σας πει ότι είναι κυκλικοί, όπως και άλλοι τυπικοί τροχοί. Πίστευα ότι οι τροχοί του τρένου ήταν επίσης τέλειοι κύκλοι… αλλά δεν είναι!

Κωνικό σχήμα των τροχών αμαξοστοιχίας

Εάν δεν το γνωρίζετε ήδη, μπορεί να εκπλαγείτε λίγο όταν μάθετε ότι οι τροχοί πολλών (όχι όλων) των τρένων δεν είναι τέλεια κυλινδρικός; στην πραγματικότητα είναι κωνικές!

Οι τροχοί του τρένου δεν είναι εντελώς κωνικά, φυσικά, διαφορετικά δεν θα μπορούσαν να τρέξουν (duh!), αλλά στην πραγματικότητα δεν είναι ούτε τέλεια κυλινδρικά.

Το πιο κρίσιμο πλεονέκτημα που ελαφρώς Οι κωνικοί τροχοί (στα τρένα) έχουν ότι μπορούν να περιστρέφονται με ελαφρώς διαφορετικές ταχύτητες, ενώ οι κυλινδρικοί όχι (τουλάχιστον όχι τόσο ομαλά όσο οι κωνικοί).

Βλέπετε, όταν ένας κωνικός τροχός γυρίζει, ολισθαίνει στο μεγαλύτερο μέρος του κώνου στον εξωτερικό τροχό και στο μικρότερο στον εσωτερικό τροχό.

Το αποτέλεσμα είναι ότι οι δύο τροχοί εξακολουθούν να περιστρέφονται με τον ίδιο ρυθμό, αλλά οι ακτίνες τους είναι διαφορετικές. Ακολουθεί μια κινούμενη εικόνα που θα σας βοηθήσει να το οπτικοποιήσετε καλύτερα:

Από την άλλη πλευρά, όταν τρένα με κυλινδρικούς τροχούς ελίσσονται σε μια στροφή και κατά συνέπεια προσπαθούν για να τρέξουν με ελαφρώς διαφορετικές ταχύτητες, γλιστρούν/γλιστρούν, δημιουργώντας έναν εκκωφαντικό ήχο. Τα σιδηροδρομικά συστήματα όπως το BART δεν έχουν κωνικούς τροχούς και ως εκ τούτου είναι διαβόητα ότι είναι πολύ δυνατά όταν εναλλάσσονται.

Τα τρένα BART είναι γνωστά για την παραγωγή ενός δυνατού θορύβου κάθε φορά που κάνουν μια στροφή. (Photo Credit :Flickr)

Ακολουθεί ένα ενδιαφέρον βίντεο που εξηγεί λεπτομερώς τον μηχανισμό πίσω από την περιστροφή των τροχών του τρένου: