În timpul nostru este dificil să ne imaginăm un tren fără șinele pe care se duce. Dacă o locomotivă se stinge de pe șine, aceasta provoacă o catastrofă. Șinele sunt așezate să se antreneze pe ele. Dar, se pare, nu întotdeauna a fost așa. A existat o perioadă în care pe "căile ferate" - șinele nu au rostogolit trenul de mașini, purtat de locomotive puternice ale IC sau FD, dar cărucioare mici. Drumurile cu ecartament îngust, mai întâi din lemn și apoi din fontă, au fost construite de mult timp pentru extinderea cărbunelui și a minereului din mine. Pe șinele netede ale mașinii, plasele s-au rostogolit mult mai ușor și mai repede decât pe terenul neuniform, slăbit, deoarece frecarea roților care se rostogolesc pe un copac și chiar mai mult din fontă este foarte mică. Căruciorul a fost împins de un șah-ter sau tras de un cal. Nu au existat încă locomotive cu aburi. "Calea ferată" - șinele au apărut cu aproape o sută de ani mai devreme decât locomotiva!
Dar, la începutul secolului trecut, a fost inventat un motor cu aburi și, pentru el, o șină de cale ferată potrivită - a fost rapid găsită. Cu toate acestea, pentru șina de fier, locomotiva era prea grea - fonta friabilă nu putea rezista încărcăturii și a fost spartă; astfel încât a fost înlocuită cu o oțel metalic mai puțin fragil. Dar, înainte ca locomotiva cu aburi să câștige un loc ferm în viața noastră, inventatorii ei au fost mult timp chinuți de întrebarea: cum se va deplasa locomotiva pe șine? La urma urmei, camionul a fost împins de un bărbat sau tras de un cal, iar motorul trebuie să se împingă. Mai mult, trebuie să tragă vagoanele în spatele lui. Cum se va deplasa locomotiva? Un motor cu abur montat pe o locomotivă, cu forța de presiune a aburului, își rotește co-axele de conducere. Dar ce se întâmplă dacă forța de frecare dintre aceste roți și șine se dovedește a fi mică? În acest caz, roțile se vor roti, alunecând pe șine, ca un om care încearcă să alerge pe gheață. Locomotiva cu aburi va "aluneca" în loc și nu numai că nu va trage vagoanele din spatele ei, dar, poate, nu se va mișca. Asta a deranjat inventatorii.
Fără încrederea în fricțiune, unul dintre inventatori a făcut ca roțile motoare ale locomotivei să fie îndoite și să așeze, alături de șinele principale, șine speciale pentru aceste roți. Roțile din față au fost împinse de dinți, iar restul s-au rostogolit de-a lungul șinelor principale. Figura 13 prezintă o astfel de locomotivă. El nu face nimic mai puțin de 4 kilometri pe oră și în același timp sparge dinții.
Un alt inginer a construit o locomotivă foarte ciudată. Acest motor a avut un sistem complicat de pârghii. Pistonul motorului cu aburi a pus manerele și au forțat cuiburile din fontă atașate de ele să treacă peste pământ. O astfel de locomotivă, dar mai bine skazat - "abur", literalmente a mers la chu-
Picioarele! Viteza sa nu a depășit 5 kilometri pe oră (figura 14).
Fig. 13. Locomotiva cu abur cu roți cu roată de roată.
Și mai târziu, ei au decis să testeze dacă locomotiva cu roți netede ar putea merge fără roți și cu împingere pe șine netede.
Sa dovedit că acest lucru este foarte posibil: șoferul de tren poate trage chiar și un tren de 50 de ori mai greu decât el însuși.
Ce nu au luat în considerare inventatorii locomotivei atunci când se luptau să o lanseze pe șine netede?
Aparent, nu și-au imaginat destul de clar cu ce fel de frecare aveau de-a face. De ce un miner poate
Pentru a rula un cărucior cu cărbune? Își sprijină mâinile în vagon-netku și picioarele în pământ. În același timp, picioarele sale nu alunecă
Fig. 14. Motor cu abur cu împingere.
(aceasta este împiedicată de forța de fricțiune dintre tălpi și pământ), dar ele rămân în loc. Căruciorul stătea în picioare
De asemenea, șinele nu pot aluneca - aceasta este împiedicată de forța de fricțiune de odihnă dintre roți și șine. Dar se poate rostogoli. În consecință, minerul care împinge căruciorul depășește numai forța de frecare a roților roților sale și o mică forță de frecare alunecătoare a axelor coaxonului în rulmenți. Dar aceste forțe, ambele împreună, sunt mult mai mici decât forța de fricțiune a alunecării roților de-a lungul șinelor. Dacă roțile căruciorului din anumite motive au încetat să se rotească pe axele lor, căruciorul putea doar să alunece pe șine. Pentru ao muta, minerul ar trebui să o zdrobească cu o forță egală cu forța de frecare alunecătoare. Ar fi prea mult de lucru. Dar dacă roțile se pot roti, minerul poate roti cu ușurință căruciorul.
Fig. 15. Ce forțe acționează asupra roții motoare a locomotivei.
La fel se întâmplă cu locomotiva. Motorul său cu abur rotește roțile motrice. Aceasta ar provoca o alunecare a roților de-a lungul șinelor, dacă aceasta nu a fost interferată de forța de fricțiune de repaus orientată înainte (figura 15). Aceasta este puterea, care nu permite roților să alunece, și le face să se rostogolească. Locomotiva cu aburi începe să se miște.
Dar ce se întâmplă dacă motorul este legat cu un cablu de oțel foarte puternic la stâlpul masiv din beton armat îngrămădit în pământ? Presiunea aburului face ca roțile să alunece încă de-a lungul șinelor, iar forța de frecare nu permite această alunecare. Acum roțile nu se pot răsturna - motorul este ținut de o frânghie. În acest caz, roțile rămân fixe. Dacă ridicați presiunea aburului în cilindrii mașinii într-o asemenea măsură încât forța care aspiră să rotească roata depășește forța maximă de frecare, atunci roțile vor începe să alunece pe șine. Locomotiva "zabuksuet" la fața locului.
Acesta este și cazul când un tren prea greu este atașat unei locomotive. Fricțiunea de rulare a tuturor roților vagonului de-a lungul șinelor și frecarea alunecoasă a axelor lor în rulmenți poartă un coardă aici. Aceasta înseamnă că, pentru a transporta trenul, forța de frecare a restului roților sale de acționare trebuie să fie mai mare decât frecare totală de rulare de-a lungul șinelor și alunecând în rulmenți pentru roțile întregii compoziții.
Frecarea alunecoasă a axelor în rulmenți este încercată să reducă, ascuțirea cu grijă a axelor și lubrifierea lagărelor, iar atunci când rulmenții sunt în stare bună, este și mic. Prin urmare, forțele de frecare ale restului roților motoare a locomotivei pe șine sunt suficiente nu numai pentru a deplasa locomotiva, dar și pentru a trage un tren după el, de 50 de ori mai greu decât locomotiva în sine. Amintiind legea lui Coulomb, cititorul va intelege ca compozitia mai grea, cu atat motorul trebuie sa fie mai greu. Frecarea uscată a odihnei este motivul pentru care locomotiva poate "merge" pe șine netede, așa cum mergem pe un etaj neted. Nu întotdeauna, însă, a fost înțeles.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: