làm thế nào mà tàu hỏa chạy qua khúc quanh lại không bị kẹt ray ?

làm thế nào mà tàu hỏa chạy qua khúc quanh lại không bị kẹt ray ?

Bà con có ai biết toa xe tàu hỏa người ta thiết kế như thế nào để cho nó có thể chạy trên đường ray (chạy thẳng thì chả nói làm gì) mà khi qua những khúc quanh thì hai hàng bánh có thể chuyển động đều nhau được hay không ? Có bác nào bên nghành đường sắt giúp em với nhé. Em cảm ơn nhiều.

Cái này do bánh của tàu hoả có cấu trúc hình cong nên có thể xê dịch vị trí của chỗ ăn khớp bánh tàu và đường ray. Tới chỗ ga xem bánh là biết liền.

Bạn cujnon trả lời đúng rồi!
Một cách rõ ràng hơn: bánh xe lửa có hình côn. Khi chạy trên đường thẳng, các bánh xe hai bên tiếp xúc với đường ray tại nơi có đường kính bằng nhau, vì vậy chúng lăn được những quãng đường bằng nhau. Khi vào các đoạn cua, do lực ly tâm và quán tính nên toa xe và bánh xe có xu hướng lệch so với đường ray về phía bên ngoài, tức là khi cua trái thì bánh xe bị lệch sang phải và ngược lại. Khi bị lệch như vậy, do các bánh có hình côn nên dãy bánh bên ngoài sẽ lăn trên đường kính lớn hơn dãy bánh bên trong và lăn được quãng đường lớn hơn. Cua càng gấp thì bánh lệch càng nhiều và độ chênh lệch quãng đường hai bên bánh càng lớn, phù hợp với góc cua đó. Như vậy, các bánh xe không bao giờ có hiện tượng bị trượt trên ray.
Một cách chi tiết hơn, thì ngay trong chế tạo, người ta không thể làm ra các bánh xe tuyệt đối bằng nhau nên trên những đoạn đường thẳng, các bánh xe đã có thể lăn được những quãng đường khác nhau khiến nó bị lệch so với ray. Cũng chính nhờ độ côn của bánh xe mà chúng lại tự chỉnh để trở về vị trí có quãng đường lăn phù hợp với độ cong của đường ray.

Vấn đề các bác nêu tôi thấy rất thú vị và cảm thấy ....bất an !
Cho tôi nêu thắc mắc , tôi thấy đường ray là một mặt phẳng ( hơi vát hai mép ) nếu bác cho rằng bánh xe lửa hình côn thì khi chạy trên đọan bình thường ( lẫn đoạn cua ) bánh xe sẽ tiếp xúc với ray theo điểm chứ không phải mặt phẳng , và như vậy với áp lực cao diện tích tiếp xúc nhỏ do đó áp suất ( tức áp lực trên một đơn vị diện tích ) tại điểm tiếp xúc sẽ rất lớn ---> gây biến dạng và mau mòn cả ray lẫn bánh !
Vấn đề này kỹ thuật họ xử lý ra sao ? Tôi mù mờ chỗ này nhờ các bác giải thích .

Bánh côn --> tiếp xúc điểm --> mau mòn và phá hủy đường ray lẫn bánh xe ???
Được noandyes sửa chữa / chuyển vào 10:20 ngày 12/03/2006

Bánh tầu có dạng hình trụ (có bán kính cong ở mút và ở gờ - gờ để giữ bánh khỏi chệch ra khỏi đường ray) và đường ray mới có tiết diện cong (là chuyển tiếp của vài bán kính khác nhau). Bán kính cong của tiết diện thanh ray (chữ I) khá lớn - và khi chịu lực do biến dạng của cả bánh và ray nên vùng tiếp xúc sẽ là 1 dải hình chữ nhật hẹp (còn gọi là tiếp xúc đường) chứ không phải là tiếp xúc điểm. Do đó khả năng chịu tải và mài mòn là rất cao (chưa tính đến vật liệu và nhiệt luyện để chịu mòn). Khi đi qua các đoạn cong (bán kính rất lớn), 2 bánh của 1 trục tầu vẫn quay cùng 1 tốc độ góc nhưng vận tốc dài của bánh phía ngoài sẽ lớn hơn. Để tránh nguy hiểm do lực quán tính ly tâm, người ta phải đặt 2 thanh ray trên 1 mặt cong (mặt nghiêng vào trong) chứ không phải trên mặt phẳng - cũng hệt như đường ô tô vậy.
WJT.

Các bác có thể post bản vẽ chi tiết lên được không ạ ? Như vậy sẽ đưa ra cách hiểu rõ ràng và chi tiết hơn.

Khì khì , vẫn chẳng hình dung ra thế nào cả . Nghĩ cũng chán thật , thời tôi ngồi dưới "mái trường XHCN tươi đẹp của Đảng ta " toàn phải học chay , thầy dạy trên bảng động cơ 3 pha , rờ le , quấn dây ...nhưng nào có bao giờ được sờ thấy nhìn thấy nên cứ ấm ấm ớ ớ chả biết ra cái làm sao . Toàn lý thuyết chay , học sinh lẫn thày thợ lớ nga lớ ngớ nên nền giáo dục và kinh tế VN cứ lẹt đẹt như cái mẹt.
Vào đây mong học hỏi thêm các bác thì lại bị các bác cho ăn toàn ....chữ !
Kỹ thuật mà chỉ tả chay không có hình minh họa thì cứ lớ nga lớ ngớ cả đời mất , vấn đề xem ra tưởng đơn giản nhưng tôi nghĩ nó lại không đơn giản đến nỗi có thể tả bằng 5 dòng như thế được , bác nào uyên bác hiểu rõ thì cho cái hình chụp + hình kỹ thuật minh họa kèm theo , vụ này mỗi bác phán một kiểu nghe lùng bùng hết cả lỗ tai , chả biết bác nào đúng ?

Bản vẽ của 1 cái bánh tầu và trạng thái khi tiếp xúc với ray như hình dưới. Còn nếu ai muốn tìm hiểu kỹ thì sáng mai 8h ra ga nhé!


WJT.
Được WJT sửa chữa / chuyển vào 05:10 ngày 13/03/2006

Cảm ơn bác WJT đã vẽ cho xem , nhưng nhìn kỹ thì tôi vẫn thấy sự tiếp xúc là tiếp xúc điểm chăng ?

Ở đây cho dù bánh xe lửa là mặt trụ hay mặt côn ( theo hình trên thì bác vẽ là mặt trụ , hình dươí lại là ...mặt côn (?) , thì sự tiếp xúc giữa bánh xe với bề mặt đường ray ( là mặt cầu hay mặt cong với bán kính thay đổi liên tục ) sẽ là tiếp xúc điểm ( cụ thể đây là điểm A )
Nhờ bác chỉ giáo thêm .
( Hôm qua lúc đi ngang qua đường ray tôi dừng lại sờ thấy ray không cong như bác mô tả mà nó phẳng như hình vẽ cũ của tôi , chỉ một phần nhỏ 2 mép có vát hơi cong )

Chắc bạn chưa học các môn đại cương về cơ khí. Về nguyên lý thì có tiếp xúc điểm hoặc tiếp xúc đường, nhưng thực tế thì do biến dạng đàn hồi của bề mặt tiếp xúc, vùng tiếp xúc sẽ là hình tròn (nếu t/x điểm) hoặc dải hình chữ nhật hẹp (nếu t/x đường). Với trường hợp t/x của bánh ray và tầu thì sơ đồ tính là tiếp xúc đường và vùng t/x sẽ là 1 dải hcn hẹp. Ở hình vẽ của tôi, do không có thời gian nên tôi chỉ vẽ mặt cắt chữ I là 1 cung tròn để tượng trưng là t/d chữ I. Thực tế như tôi nói ở trên nó là chuyển tiếp của nhiều đoạn. Chắc là bạn chưa được học gì về cơ khí nên hơi khó hình dung. Trong 1 số sách (sức bền vật liệu chẳng hạn) có vẽ và cho kích thước cụ thể - bạn có thể tự tìm hiểu lấy. Nếu nói chính xác thì bánh tầu có dạng hơi côn - nhưng trong mô hình tính toán sức bền t/x - nó được coi là hình trụ - và việc xấp xỉ đó không ảnh hưởng gì kết quả hay bản chất tính toán. Bạn muốn tìm hiểu kyc thì nên đọc phàn tính toán ứng suất tiếp xúc trong các sách hay giáo trình Chi tiết máy.
WJT.