请问火车转弯时是不是外侧的车轮比内侧的转得快？

rabbit555 · 发表于 2013-3-22 22:06:52

因为弯道外侧半径比内侧半径大，所以在相同时间内外侧车轮比内侧车轮的运行距离更长，所以如题，是这样吗？请高手指教，谢谢！

merelynobody · 发表于 2013-3-22 22:12:53

理论上是，但差距很小，跟转弯半径无关，跟轨距和转弯的弧度相关

Aquaero · 发表于 2013-3-23 00:00:58

本帖最后由 Aquaero 于 2013-3-23 00:03 编辑

两侧的车轮都是由同一跟轴固定死的，所以两个轮子必须都是一个转速，而不可能一个快一个慢（真要这样就离事故不远了）。因此应该是曲线外侧（或内侧）的轮子踏面与钢轨发生了细微的滑动摩擦来平衡线速度的差别。

rabbit555 · 发表于 2013-3-23 08:49:44

Aquaero 发表于 2013-3-23 00:00
两侧的车轮都是由同一跟轴固定死的，所以两个轮子必须都是一个转速，而不可能一个快一个慢（真要这样就离事 ...

那么高速公路上的汽车转弯时，外侧的车轮也和公路路面产生了一些滑动摩擦了？感觉很不可思议

wlj1965518 · 发表于 2013-3-23 09:56:30

轮对在曲线上运行时，外轮沿外轨所走距离大于内轮沿内轨所走距离。由于内外轮固装在同一车轴上，如果两轮的踏面为圆柱形，则势必引起内外轮的滑行。实际踏面具有斜度，当轮对在曲线上运行时，由于轮缘与钢轨之间有间隙，随着轮对向外偏移，外轮与外轨接触的直径大于内轮与内轨接触的直径，与外轨和内轨的不同长度相匹配，就能显著减少车轮的滑行。

wlj1965518 · 发表于 2013-3-23 10:01:53

rabbit555 发表于 2013-3-23 08:49
那么高速公路上的汽车转弯时，外侧的车轮也和公路路面产生了一些滑动摩擦了？感觉很不可思议

汽车的驱动桥安装有差速器，它在传递动力的同时，允许两轮转速不同，才保证了转弯时车轮与地面的纯滚动，减少摩擦

liutom701031 · 发表于 2013-3-23 11:37:52

火车轮子没有差速器，两边的轮子都要磨一些才能转弯

落泪的石狮子 · 发表于 2013-3-23 12:00:59

所以踏面有倾斜度保证转弯时尽量使外侧车轮有效直径更大…………然后……然后就有了抗蛇行减震器……= =

2186 · 发表于 2013-3-23 13:00:41

落泪的石狮子发表于 2013-3-23 12:00
所以踏面有倾斜度保证转弯时尽量使外侧车轮有效直径更大…………然后……然后就有了抗蛇行减震器……= =

正解，踏面的斜度减少了过弯时的轮轨滑动，但是在平直道上又造成了列车的蛇形运动，故高速机车机辆以及动车组均有抗蛇行装置。

CRS · 发表于 2013-3-23 13:37:33

就是说火车轮子不是圆柱形的，而是近似圆锥形的
转弯时候由于离心力的作用，把轮子推向一侧，
内侧轨道与圆锥上比较尖的部分接触，外侧与比较粗的部分接触
这样就可以在转速相同的情况下使两边轮子走的路程不一样
转个踏面截面图

3709 · 发表于 2013-3-23 14:26:01

rabbit555 发表于 2013-3-23 08:49
那么高速公路上的汽车转弯时，外侧的车轮也和公路路面产生了一些滑动摩擦了？感觉很不可思议

建议先了解下差速器原理

rabbit555 · 发表于 2013-3-23 15:20:57

本帖最后由 rabbit555 于 2013-3-23 16:50 编辑

楼上各位都是专家啊！受教了……也就是说车轮踏面与钢轨的接触轨迹是一条线，而不是一个面。因为车轮的踏面是斜的（圆台体而非圆柱体），而同一个车轮踏面上每个位置的角速度是相同的，踏面从内向外的线速度是随着圆台横截面的半径减小而递减的，所以当列车在直线上行驶时，一旦车轮踏面的同一条母线上出现了内外不同的两个点与轨道同时接触的话，内侧这个点做正常滚动，而外侧那个点就会因线速度相对较小产生滑动摩擦，因此在车轮这个圆台体的母线上，每一时刻只能有一个点和轨道接触，因此不能出现列车运行时车轮踏面母线和轨道面相互平行（即母线和轨道面刚好完全咬合住）的情况，所以轨道面才设计成有一定弧度的形状，是这样吧？

dongxuan1122 · 发表于 2013-3-26 00:54:07

本帖最后由 dongxuan1122 于 2013-6-7 18:55 编辑

火车没有差速轮的，轴直接和车轮连死的，所以弯道内外转速是一样的，只是过弯时在离心力作用下，车挤着外侧铁轨走，内外车轮各自的踏面接触铁轨的位置不同，外轨车轮以自己周长较长的部分接触外轨，内弯铁轨上的车轮以自己周长较小的部分接触铁轨，所以内外车轮转速虽然相同但每转一圈转过的周长不同，实现了转弯来自: Android客户端

dongxuan1122 · 发表于 2013-3-26 00:56:42

merelynobody 发表于 2013-3-22 22:12:53
理论上是，但差距很小，跟转弯半径无关，跟轨距和转弯的弧度相关

转的一样快的，转的快不快指的是角速度，不是线速度。来自: Android客户端

dongxuan1122 · 发表于 2013-3-26 01:00:07

rabbit555 发表于 2013-3-23 08:49:44

那么高速公路上的汽车转弯时，外侧的车轮也和公路路面产生了一些滑动摩擦了？感觉很不可思议

汽车是有差速轮的，车轴和轮子之间是有轴承的，所以内外侧轮子过弯转速不同。但火车轴与轮是焊死的一体的。来自: Android客户端

dongxuan1122 · 发表于 2013-3-26 01:08:57

rabbit555 发表于 2013-3-23 15:20:57
本帖最后由 rabbit555 于 2013-3-23 16:50 编辑

楼上各位都是专家啊！受教了……也就是说车轮踏面与钢轨的接触轨迹是一条线，而不是一个面。因为车轮的踏面是斜的（圆台体而非圆

不允许滑动摩擦的，那是很危险的事情，防滑还来不及呢。轨道的轻微弧度是为了更好契合踏面的形状了来自: Android客户端

dongxuan1122 · 发表于 2013-3-26 01:14:32

dongxuan1122 发表于 2013-3-26 01:08:57

不允许滑动摩擦的，那是很危险的事情，防滑还来不及呢。轨道的轻微弧度是为了更好契合踏面的形状了

我去铁博的时候看到了一个介绍火车轮转弯原理的模型，让游客自己动手试验的，模型车轮踏面是橡胶的，轨道是弯道，可想而知橡胶这样摩擦系数巨大的材料不可能在弯道上发生滑动摩擦的，但整个轮对过弯却很顺畅，就是上面我说的原理。我本来也不懂，动手做了那个小实验才明白的来自: Android客户端

hoige · 发表于 2013-6-7 17:12:23

dongxuan1122 发表于 2013-3-26 00:54
火车没有差速轮的，轴直接和车轮连死的，所以弯道内外转速是一样的，只是过弯时在离心力作用下，车挤着外侧 ...

很奇怪啊
为啥轮子要和轴焊死呢？？为啥不能再轴端装轴承？？是承载力不够吗？？
汽车的从动轮也是加轴承的吧，也就是内外转速可能不同的吧
这里只讨论从动轮，火车则是车辆上的轮对
汽车动力轮和火车机车不在此讨论之列

dongxuan1122 · 发表于 2013-6-7 18:56:47

2186 发表于 2013-3-23 13:00
正解，踏面的斜度减少了过弯时的轮轨滑动，但是在平直道上又造成了列车的蛇形运动，故高速机车机辆以及 ...

原来抗蛇行装置的作用是这样

dongxuan1122 · 发表于 2013-6-7 18:59:44

hoige 发表于 2013-6-7 17:12
很奇怪啊
为啥轮子要和轴焊死呢？？为啥不能再轴端装轴承？？是承载力不够吗？？
汽车的从动轮也是加轴 ...

如果是用在火车轮对上，轴承这东西承载那么重的质量，还要高速旋转，损耗一定是很大的。估计对材料和工艺的要求都很高，而且可靠性令人担心，也增加了维护难度。

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