Un par de ruedas es un elemento del tren de rodaje de los vehículos sobre raíles , que es un par de ruedas montadas rígidamente sobre un eje y que siempre giran junto con el eje en su conjunto. [1] Este diseño prácticamente de una sola pieza es altamente confiable. El kilometraje de los juegos de ruedas de locomotoras con ruedas de tipo neumático puede alcanzar varios cientos de miles de km con una carga de 20-25 tf (entonces será necesario cambiar los neumáticos).
La inscripción en curvas de radios grandes (del orden de 500 mo más) se lleva a cabo debido a la diferencia en los diámetros de las ruedas a lo largo de los círculos de rodadura, que se produce cuando el juego de ruedas se desplaza a lo largo de la vía. Esta diferencia se debe a que la superficie de rodadura de las ruedas (perfil de la rueda) no es cilíndrica, sino cónica: el radio de la llanta de la rueda por fuera es menor que por dentro, lo que dado el perfil de la cabeza del carril , permite que el juego de ruedas se mueva desde el centro de la pista hacia afuera del giro, moviéndose así a diferentes radios del círculo de rodadura para las ruedas derecha e izquierda. El movimiento del juego de ruedas a lo largo de un arco de radio pequeño (por ejemplo, en desvíos) está garantizado por la presencia de crestas (costillas) en las ruedas. En este caso, el juego de ruedas es guiado por fuerzas que surgen del contacto de la superficie lateral interna del riel y la cresta de la rueda externa. Cuando se conduce en línea recta, las pestañas de las ruedas son más una función de seguridad que la función de mantener un movimiento rectilíneo estable.
Las fuerzas que actúan en el contacto de la rueda y el riel y que guían el movimiento del material rodante se denominan fuerzas de fluencia (del inglés creep - to crawl). Se deben al hecho de que los materiales de la rueda y el riel no son absolutamente sólidos. En contacto se observan microdeformaciones del raíl y la rueda, lo que determina el aumento gradual de la fuerza de fluencia con el aumento del deslizamiento relativo de la rueda a lo largo del raíl.
Si un vehículo ferroviario utiliza un sistema de un par de ruedas en el mismo eje capaz de girar a diferentes velocidades angulares, entonces no se trata de un par de ruedas. Dicho sistema no proporciona estabilización, pero se puede utilizar en vehículos sobre raíles relativamente lentos.
Cualquier juego de ruedas como unidad de ensamblaje consta teóricamente de al menos tres partes: dos ruedas y un eje. El rendimiento real en el mundo real generalmente involucra una rueda compuesta que tiene al menos un neumático . Otra característica de diseño del juego de ruedas es que a menudo se conecta al bogie del material rodante ferroviario a través de cajas de grasa externas , ya que solo con este esquema el control del desgaste y la sustitución de los rodamientos son relativamente sencillos y asequibles.
Para mantener el perfil de las ruedas de los ferrocarriles, que aseguran un movimiento normal, se utiliza el giro de las ruedas y, en el caso de las ruedas de cubierta, también se utiliza el cambio de neumáticos.
El principal parámetro geométrico del juego de ruedas es la distancia entre las caras internas de las ruedas del juego de ruedas. Para las carreteras rusas, esta distancia es de 1440 mm con tolerancias de ±3 mm (para anchos de vía de 1520 y 1524 mm ) y de 990 mm con tolerancias de ±3 mm (para anchos de vía de 1067 mm).
En vista de los altos requisitos de resistencia y confiabilidad impuestos a los juegos de ruedas, se han desarrollado y existen reglas para la formación y reparación de juegos de ruedas, estandarizando estrictamente todo el proceso tecnológico: torneado y fresado de piezas (en particular, incluso radios de filete , clase de acabado de la superficie mecanizada), condiciones de temperatura al conformar juegos de ruedas, tolerancias, descansos, etc.
El par de ruedas del bogie del vagón toma la carga del vagón y sirve para dirigir el movimiento del vagón a lo largo de los raíles . El juego de ruedas consta de ruedas laminadas sólidas presionadas sobre el eje. El bastidor del bogie descansa sobre los extremos exteriores del eje a través de cajas de grasa y resortes.
Una rueda de carreta laminada sólida consta de un cubo, un disco y una llanta. El borde que mira hacia el interior de la pista tiene una protuberancia llamada cresta o reborde . El peine protege el juego de ruedas para que no se salga de la pista.
Algunos tipos de vagones utilizan frenos de disco + freno de riel magnético . Los pares de ruedas de tales vagones están equipados con discos de freno. Se presionan dos (cuatro superficies de fricción) o tres (seis superficies de fricción) discos de freno sobre el eje entre las ruedas.
En 1868-1878. en la construcción de automóviles rusos hubo ciertos problemas con el suministro de materiales de alta calidad. En este sentido, aparecieron juegos de ruedas de vagones que tenían núcleos de madera maciza del sistema Manzel y neumáticos de acero. Bajo la condición de fabricación concienzuda de madera dura de alta calidad ( roble , teca ) y después de hervir en aceite, los juegos de ruedas con centros de sistema Manzel sirvieron durante mucho tiempo, tuvieron un andar suave y silencioso y menos desgaste de los neumáticos. Durante este período, todas las plantas de construcción de automóviles en Moscú produjeron vagones de carga con ruedas Manzel, y algunos automóviles de pasajeros también tenían tales juegos de ruedas. Posteriormente, estas ruedas fueron remodeladas y recibieron centros de hierro y hierro fundido [2] .
El eje de la locomotora, además de las funciones realizadas por el eje del vagón, debe garantizar la aplicación de la fuerza de tracción de la locomotora . Para ello, el par de ruedas de las locomotoras (a excepción de una locomotora de vapor ) dispone de un engranaje a través del cual se transmite el par procedente de un motor eléctrico de tracción o transmisión hidráulica. En las locomotoras de vapor, las cajas de eje de manivela se hicieron en el exterior del par de ruedas, con la ayuda de las cuales los pares de ruedas principales se conectaron entre sí y con las crucetas de los cilindros de la máquina de vapor mediante varillas especiales. Había locomotoras de vapor con un eje acodado de un par de ruedas. Tal esquema se usó en el caso de un solo cilindro (en locomotoras de vía estrecha) y una máquina de vapor de tres cilindros [1] .
Los juegos de ruedas de las locomotoras, por regla general, se hacen con un vendaje. Cuando el perfil de la rueda se desgasta a lo largo del círculo rodante y a lo largo del filete de la cumbrera, la rueda se gira en la mayoría de los casos en una máquina especial de torneado o fresado sin quitar el juego de ruedas de la locomotora. Los rieles debajo del juego de ruedas se bajan y hay un torno especial en el orificio de inspección. El par de ruedas recibe la rotación del motor eléctrico de tracción de una locomotora diesel o locomotora eléctrica . Después de realizar varios giros (de 3 a 5), la llanta alcanza el valor mínimo normalizado según las condiciones de resistencia. El vendaje se corta y se reemplaza por uno nuevo. Esto prolonga la vida útil del juego de ruedas.
En el material rodante de unidades múltiples ( secciones eléctricas , trenes eléctricos , trenes diésel , automotores ), los juegos de ruedas de los vagones de remolque tienen ejes no motorizados: tienen un diseño similar al juego de ruedas de un vagón; los ejes motorizados tienen juegos de ruedas de diseño similar a los de las locomotoras.
Algunos tipos de vagones utilizan frenos de disco. Los pares de ruedas de tales vagones están equipados con discos de freno. Para juegos de ruedas motorizados, los discos de freno no se presionan sobre el eje entre las ruedas (ya que el espacio entre las ruedas, por regla general, está ocupado por el motor u otras partes del sistema de funcionamiento), los discos se atornillan a las ruedas desde los lados exterior e interior (así se obtienen cuatro superficies de frenado). Para los pares no motorizados, los discos de freno se presionan sobre el eje, como en los pares de ruedas de los automóviles no autopropulsados.
Hay juegos de ruedas de conducción y funcionamiento. Los líderes en diseño son similares a las locomotoras, los corredores son similares a los vagones. Se diferencian de ellos en tamaño y diseño de cajas de cambios axiales.
En los tipos más antiguos de tranvías, se utilizaron juegos de ruedas con ruedas rígidas, cajas de grasa externas y suspensión axial del motor de tracción. El diseño de tales juegos de ruedas es similar al de las locomotoras, pero su tamaño es más pequeño. En los vagones de tranvía modernos, se utilizan juegos de ruedas con ruedas recubiertas de goma y cajas de grasa internas.
En el esquema de dos rieles para organizar las vías del funicular , para el paso de automóviles en el apartadero , se utiliza el desvío Abt utilizando juegos de ruedas de un diseño especial en los automóviles, donde una de las ruedas tiene pestañas en ambos lados - interior y exterior, y en la otra rueda no tiene pestaña alguna, pero tiene un ancho mayor para facilitar su paso entre frenos de carril.