为什么火车轱辘有轴承吗轮子会滚动？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2023-09-23 05:25 标签： 火车轱辘有轴承吗

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展开全部火车有几十节车厢，启动时车头的轮子不打滑的原因有两个，分别是火车启动利用惯性和火车有防止启动打滑的措施。火车启动利用惯性火车是十分普遍的交通工具，有人好奇为何火车在光滑的轨道上不会打滑呢？其中的原因就是火车启动利用了惯性。火车启动并不是火车头一次性将所有车厢拉走，而是利用惯性一节节拉动。火车启动时速度很慢，并不是一下就能提上速，而是一个车厢走后再带动另一个车厢前进。在启动时火车还会向后倒退几步，这个动作在铁路中被称为“压钩”。火车头的重量是整列火车中最重的地方，有的火车头甚至高达百吨。当火车头带动第一节火车厢后，两个车厢中间的车钩就会带动下一节车厢前进。火车继续运行会逐个增加车厢数量，随着车厢数量增加惯性也会越来越大。火车被设计成一节一节的车厢，并不是为了好转弯，而是利用火车强大的惯性让火车更加省力。当每节车厢惯性增大后火车行驶起来就变得轻松，速度也会加快。火车能保持这种惯性行驶还要依靠铁路的平坦，一般铁路很少有爬坡的情况，基本上是平缓的道路。火车在运行过程很少急刹车，因为火车惯性很大，急刹车基本上都来不及。还有火车头的马力很大，国内东风四型内燃机车的马力在5500左右，还有比较先进的内燃机已经超过了6000马力。国内火车还有电力机车其功率比内燃机还要大，总功率可达12800kW左右。所以火车拥有强有力的车头，再利用惯性，就能在平缓光滑的铁轨上轻松启动。火车有防止启动打滑的措施火车在遇见恶劣的天气也会出现打滑现象，比如大雨或冰冻天气。火车打滑就是轮子在铁轨上空转无法前进，火车在设计最初就已经想到这个问题，所以火车有防止打滑的措施。首先，火车上设有沙箱。在火车头部有一个装着细沙的沙箱，可不要小瞧这个沙箱，它的用处还不少。在雨雪天气火车很容易出现打滑现象，所以此时在铁轨上撒上细沙就能增加摩擦力，让火车继续前进。有时火车在上坡或启动时也会出现打滑的情况，在铁轨上撒上沙子后就能增加轮子与铁轨的静摩擦力，从而产生更大的制动力。还有一种情况沙箱就显得十分重要，就是在火车急刹车的时候。我们都知道火车的惯性很大，当发现突发状况光靠火车刹车很难停住火车，此时就可以用沙子减缓火车惯性，增加摩擦力，让火车更快地挺住。火车用沙子增加摩擦力其实对铁轨会有一定影响，为了减少对铁轨的破坏性，一般选沙子十分严苛，需要使用富含90%以上石英石的沙子，不能参杂任何杂志，还要保持十分干燥。然后，火车防滑器。火车防滑器是火车中重要的组成部分，防滑器是由三部分组成的，分别是速度传感器、防滑器主机和防滑器充排电磁阀。防滑器的工作原理是利用主机监测、计算出各轴的速度和减速度，从而得出速度差，再用各个轴的减速度和速度差分别与相应的判据标准进行对比。火车防滑器能有效防止制动时滑行造成的踏面擦伤，还可以根据轮轨间的黏着力调节制动力。防滑器还拥有故障存储及显示功能，会以代码的形式存入主机的故障存储器里。所以火车在设计初期，已经做好应对启动打滑的措施了。综上所述火车行驶要带着十个车厢，在启动时车头不会出现轮子打滑的原因有两个，分别是火车启动时利用惯性逐渐提速，还有火车设计初期就已经做好防止启动打滑的措施了。
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火车车轮不是完美的圆锥形，但也不是完美的圆柱形。 略微锥形的轮子最关键的优势是它们可以以略微不同的速度旋转，而圆柱形轮子不能，至少不如锥形轮子那么顺畅。当汽车转弯时（在四个或更多车轮上行驶），外轮（在转弯期间）必须比内轮行驶稍长的距离。转弯时，外轮的行程比内轮稍大这很重要，因为如果不是这种情况，您将永远不会拥有一辆稳定的汽车，可以在保持在道路上的同时可靠地转弯。 但是如何让两个直径相同、连接在同一个轴上的轮子覆盖不同的距离呢？这就是汽车的车轴进入现场的地方。 轴是旋转轮或齿轮的中心轴线。 轴是穿过车轮的杆，从而允许车轮转动。 车轴是大多数轮式车辆的关键部件。 它不仅将驱动扭矩传递到车轮并保持车轮相对于彼此和车身的位置，而且还承载车辆和任何货物的重量。车轴有不同的系统； 在一些轮式车辆中，它们可能会随着固定在车辆上的车轮一起旋转。 这些车轴有一个部分，差速器使外轮比内轮多走一点，这有助于稳定的接地驱动。火车和汽车一样，车轮的直径相同，这意味着它们在转弯时必须处理相同的情况，即它们的外轮需要比内轮走得更远一些，以防止火车脱轨。就汽车而言，这种情况是在智能设计的车轴的帮助下处理的，但对于长、重、大的火车（有数百个轮子），它是如何解决的？火车车轮是专门设计用于在金属轨道上运行的车轮。 也称为履带轮，它可以通过铸造或锻造和热处理获得特定的所需韧性。您可能一生中见过无数次火车，但您是否真正关注过车轮？ 随便看一眼火车的轮子就会告诉你它们是圆形的，就像任何其他标准轮子一样。 我曾经认为火车轮子也是完美的圆。 . . 这不是事实！火车车轮的圆锥形，如果您还不知道，您可能会惊讶地发现许多（不是全部）火车车轮不是完美的圆柱形。 事实上，它们是圆锥形的！当然，火车车轮不是完全圆锥形的，或者它们不会运转，但它们实际上也不是完美的圆柱形。略微锥形的轮子最关键的优势是它们可以以略微不同的速度旋转，而圆柱形轮子不能，至少不如锥形轮子那么顺畅。当一个锥轮转动时，它会在外轮上的较大部分和内轮上的较小部分上滑动。结果是两个轮子仍然以相同的速度转动，但它们的半径不同。 这里有一个动画可以帮助更好地可视化这一点，另一方面，当带有圆柱形轮子的火车在转动并因此试图以略微不同的速度运行时，它们会滑动/滑动，从而产生震耳欲聋的尖峰声。
我们经常会凭借自己的想当然去理解周围的事物，并坚信自己的理解是正确的，所以很多精妙绝伦的设计都被我们所忽视了，比如火车就是一个典型的例子。早在19世纪初，火车就随着蒸汽机的诞生而诞生了，火车的诞生使人类的运输方式发生了根本的改变，对促进人类文明的加速发展具有着重要的意义。看似粗大的火车实际上却是一种设计极其精妙的机器，只不过很多人并没有注意到而已，比如你想没想过，火车为什么不会脱轨呢？人类充满了好奇心，喜欢去了解周围事物的内在原理，但很少有人会思考火车为什么不会脱轨，因为大多数的人只凭自己所看到的就推断出了这个问题的答案，火车的轮子从正后方看起来是一对躺倒的“T”字型，所以人们理所当然的认为是T的帽子卡住了轨道，所以火车才不会脱轨，其实并非如此。火车的车轮呈现躺倒的“T”字型，而这个T的帽子有一个专门的名词，叫做轮缘。任何人看到这样的轮子都会理所当然的认为是轮缘卡住了轨道，但只要我们亲手做一个实验就会发现单靠轮缘是卡不住轨道的，特别是在转弯的时候，脱轨几乎是一种必然。那么到底是什么力量让高速行驶的火车能够始终在轨道上运行，而不会飞出去呢？奥秘其实还在火车的车轮上。乍一看，火车的车轮好像和汽车的车轮一样，是一个躺倒的圆柱体，实际上不是。火车的车轮并不是一个圆柱体，而是一个圆锥体，靠近轨道内侧的部分宽，而靠近轨道外侧的部分窄，所以左侧的车轮会在重力的作用下向右滑，而右侧的车轮则会向左滑，于是火车就在重力的作用下被牢牢束缚在了轨道上。如果注意观察行驶中的火车就会发现，火车两侧的轨道始终位于两个车轮的中间位置，而很多人以为用来卡住轨道的轮缘，实际上几乎不与轨道发生接触，我们可以把轮缘的存在看作是一种保险，在特殊的情况下为避免火车出轨贡献一份力量。说完了火车为什么不会脱轨，再来说说火车为什么能够转弯。这个问题听起来好像有些无聊，火车能够转弯当然是因为轨道转弯啦。其实问题没有这么简单，即使轨道转弯了，也并不代表火车就能够顺利转弯。其实不仅火车，任何车辆在转弯的时候都面临着一个相同的问题，那就是两侧的车轮转速是一样的，但行进的路程却不一样。比如我们向右转的时候，两侧的车轮会画出两个弧线，但两个弧线的长度并不一样，右侧车轮经过的路程短，而左侧的车轮经过的路程长。如果车辆两侧的车轮转速是一样的，但是需要在相同时间经过的路程不一样，这是绝对无法做到的，所以不解决这个问题，车辆是无法顺利转弯的。不过这个问题对于汽车而言是相对容易解决的，只要在两个转向轮中间安装差速器，让转弯时外侧车轮转速稍快就可以解决这个问题。但火车是没有办法安装差速器的，因为火车的两侧车轮是由同一根车轴所连接的，那么火车怎么转弯呢？奥秘还是在火车的车轮上，我们已经知道了火车的车轮并不是圆柱形，而是圆锥形，而这种圆锥形的设计不仅能够保证火车不会脱轨，还为火车转弯提供了便利。还是让我们举一个实际的例子来进行说明。当一辆火车开始向右转的时候，火车的轨道便不再位于两侧车轮的中间位置，右侧的轨道会贴近车轮的内侧，而左侧的轨道则会贴近车轮的外侧。由于火车的车轮是圆锥形的，外侧的周长小，而内侧的周长大，所以虽然两侧车轮的转速是一样的，但是由于左侧的轨道是与周长更大的车轮内侧相接触，而右侧的轨道是与周长较小的车轮外侧相接触，所以在相同的转速下，左侧车轮所经过的路程就要比右侧车轮更长，恰好满足了火车转弯时左侧轨道路径比右侧轨道路径更长的问题，使得火车可以实现顺利转弯。就是这样一个圆锥形的车轮，既能够保证火车不会脱轨，又能够保证火车可以顺利转弯，不可谓不是一个精妙绝伦的设计。

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