O pereche de roți este un element al trenului de rulare al vehiculelor feroviare , care este o pereche de roți montate rigid pe o osie și care se rotesc mereu împreună cu axa în ansamblu. [1] Acest design practic dintr-o singură piesă este foarte fiabil. Kilometrajul seturilor de roți ale locomotivelor cu roți de tip anvelopă poate ajunge la câteva sute de mii de km la o sarcină de 20-25 tf (atunci va fi necesară schimbarea anvelopelor).
Înscrierea în curbe cu raze mari (de ordinul a 500 m sau mai mult) se realizează datorită diferenței de diametre ale roților de-a lungul cercurilor de rulare, care apare atunci când setul de roți este deplasat pe calea ferată. Această diferență se datorează faptului că suprafața de rulare a roților (profilul roții) nu este cilindrică, ci conică: raza jantei roții la exterior este mai mică decât la interior, ceea ce, având în vedere profilul capului șinei , permite setului de roți să se deplaseze din centrul pistei spre exteriorul virajului, deplasându-se astfel la diferite raze ale cercului de rulare pentru roțile din dreapta și din stânga. Mișcarea setului de roți de-a lungul unui arc de rază mică (de exemplu, pe covoare) este asigurată de prezența crestelor (nervurilor) pe roți. În acest caz, setul de roți este ghidat de forțele care decurg din contactul dintre suprafața laterală interioară a șinei și creasta roții exterioare. Când conduceți în linie dreaptă, flanșele roților sunt mai mult o funcție de siguranță decât funcția de a menține o mișcare rectilinie stabilă.
Forțele care acționează în contactul roții cu șina și care ghidează mișcarea materialului rulant se numesc forțe de fluaj (din limba engleză creep - to crawl). Ele se datorează faptului că materialele roții și șinei nu sunt absolut solide. În contact, se observă microdeformații ale șinei și roții, ceea ce determină creșterea treptată a forței de fluaj cu creșterea alunecării relative a roții de-a lungul șinei.
Dacă un vehicul feroviar folosește un sistem de o pereche de roți pe aceeași axă capabilă să se rotească la viteze unghiulare diferite, atunci aceasta nu este o pereche de roți. Un astfel de sistem nu asigură stabilizare, dar poate fi utilizat pe vehicule pe șină relativ lente.
Orice set de roți ca unitate de asamblare constă teoretic din cel puțin trei părți: două roți și o osie. Performanța reală în lumea reală implică, de obicei, o roată din compozit având cel puțin o anvelopă . O altă caracteristică de design a setului de roți este că este adesea conectat la boghiul materialului rulant șinoi prin cutii de osii externe , deoarece numai cu o astfel de schemă controlul uzurii și înlocuirea rulmentului este relativ simplu și accesibil.
Pentru menținerea profilului roților de cale ferată, care asigură mișcarea normală, se folosește rotirea roților, iar în cazul roților cu carcasă se folosește și schimbarea anvelopelor.
Principalul parametru geometric al setului de roți este distanța dintre fețele interioare ale roților setului de roți. Pentru drumurile rusești, această distanță este de 1440 mm cu toleranțe de ±3 mm (pentru ecartamente de 1520 și 1524 mm ) și de 990 mm cu toleranțe de ±3 mm (pentru ecartamente de 1067 mm).
Având în vedere cerințele ridicate de rezistență și fiabilitate impuse seturilor de roți, au fost dezvoltate și există reguli pentru formarea și repararea seturilor de roți, care standardizează strict întregul proces tehnologic: strunjirea și frezarea pieselor de prelucrat (în special, chiar și razele de filet , clasa de finisare). suprafeței prelucrate), condițiile de temperatură la formarea seturilor de roți, toleranțe, aterizări etc.
Perechea de roți a boghiului vagonului preia sarcina din vagon și servește la direcționarea mișcării vagonului de-a lungul șinelor . Setul de roți este format din roți pline laminate presate pe ax. Cadrul boghiului se sprijină pe capetele exterioare ale osiei prin cutii de osie și arcuri.
O roată de vagon solidă este formată dintr-un butuc, un disc și o jantă. Janta orientată spre interiorul căii are o proeminență numită creastă sau flanșă . Pieptene protejează setul de roți împotriva ieșirii din cale.
Unele tipuri de vagoane folosesc frâne cu disc + frână magnetică pe șină . Perechile de roți ale unor astfel de vagoane sunt echipate cu discuri de frână. Două (patru suprafețe de frecare) sau trei (șase suprafețe de frecare) discuri de frână sunt presate pe axa dintre roți.
În 1868-1878. în clădirea auto rusă au existat anumite probleme cu furnizarea de materiale de înaltă calitate. În acest sens, au apărut seturi de roți de vagon care aveau centre din lemn masiv din sistemul Manzel și anvelope din oțel. Sub condiția fabricării conștiincioase a lemnului de esență tare de înaltă calitate ( stejar , tec ) și după fierbere în ulei, roți cu centre de sistem Manzel au funcționat mult timp, au avut o călătorie moale, silențioasă și mai puțină uzură a anvelopelor. În această perioadă, toate fabricile de construcții de mașini din Moscova produceau vagoane de marfă cu roți Manzel, iar unele vagoane de pasageri aveau și astfel de roți. Ulterior, aceste roți au fost remodelate și au primit centre din fier și fontă [2] .
Setul de roți al locomotivei, pe lângă funcțiile îndeplinite de roțile vagonului, trebuie să asigure implementarea forței de tracțiune a locomotivei . Pentru aceasta, perechea de roți de locomotive (cu excepția unei locomotive cu abur ) are o treaptă de viteză prin care se transmite cuplul de la un motor electric de tracțiune sau transmisie hidraulică. La locomotivele cu abur, pe exteriorul perechii de roți erau realizate cutii de axe manivelă, cu ajutorul cărora perechile de roți conducătoare erau legate între ele și de traversele cilindrilor mașinii cu abur prin tije speciale. Erau locomotive cu abur cu o axă manivelă a unei perechi de roți. O astfel de schemă a fost folosită în cazul unui singur cilindru (la locomotivele cu ecartament îngust) și al unui motor cu abur cu trei cilindri [1] .
Seturile de roți ale locomotivelor, de regulă, sunt realizate cu un bandaj. Când profilul roții este purtat de-a lungul cercului de rulare și de-a lungul fileului de creastă, roata este întoarsă în cele mai multe cazuri cu o mașină specială de strunjire sau strunjire-frezată fără a scoate setul de roți din locomotivă. Șinele de sub setul de roți sunt coborâte și există un strung special în orificiul de inspecție. Perechea de roți primește rotația de la motorul electric de tracțiune al unei locomotive diesel sau al unei locomotive electrice . Dupa efectuarea mai multor intoarceri (de la 3 la 5), janta atinge valoarea minima normalizata in functie de conditiile de rezistenta. Bandajul este tăiat și înlocuit cu unul nou. Acest lucru prelungește durata de viață a setului de roți.
Pe materialul rulant cu mai multe unități ( secțiuni electrice , trenuri electrice , trenuri diesel , vagoane ), seturile de roți ale vagoanelor cu remorcă au axe nemotorizate - au un design similar cu un set de roți de vagon; osiile motorizate au seturi de roți similare ca design cu cele de locomotivă.
Unele tipuri de vagoane folosesc frâne cu disc. Perechile de roți ale unor astfel de vagoane sunt echipate cu discuri de frână. Pentru seturile de roți motorizate, discurile de frână nu sunt presate pe axa dintre roți (deoarece spațiul dintre roți, de regulă, este ocupat de motor sau alte părți ale sistemului de rulare), discurile sunt fixate cu șuruburi pe roți de la laturile exterioare si interioare (astfel se obtin patru suprafete de franare). Pentru perechile nemotorizate, discurile de frână sunt presate pe axă, ca la perechile de roți ale mașinilor neautopropulsate.
Există roți de conducere și rulare. Liderele în design sunt similare cu locomotivele, alergările sunt similare cu vagoanele. Ele diferă de ele prin dimensiunea și designul cutiilor de viteze axiale.
Pe tipurile mai vechi de tramvaie, s-au folosit roți cu roți rigide, cutii de osie exterioare și suspensie axială a motorului de tracțiune. Designul unor astfel de roți este similar cu locomotivele, dar dimensiunea lor este mai mică. Pe vagoanele de tramvai moderne se folosesc seturi de roți cu roți cauciucate și cutii de osie interioare.
În schema cu două șine pentru organizarea pistelor de funicular , pentru trecerea mașinilor pe marginea laterală , prezența Abt este utilizată folosind seturi de roți cu un design special în mașini, unde una dintre roți are flanșe pe ambele părți - interioară și exterioară, iar pe cealaltă roată nu există deloc flanșă, dar are o lățime mai mare pentru a-i facilita trecerea între ruperile șinei.