Como as rodas do trem se voltam?

10 meses ago
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Quando um automóvel (que funciona com quatro ou mais rodas) toma uma volta, as rodas do lado de fora (durante a curva) devem percorrer uma distância ligeiramente maior do que as rodas no interior.

Rodas de carro passando perto

Ao girar, as rodas externas viajam uma distância ligeiramente maior do que as rodas internas. (Foto Crédito: Pixabay)

Isso é importante, porque se não fosse esse o caso, nunca teríamos carros “estáveis” que pudessem manipular de forma confiável enquanto permaneciam na estrada. No entanto, como você faz duas rodas, que são do mesmo diâmetro e ligadas ao mesmo eixo, cobrem diferentes distâncias?

É aqui que os eixos dos automóveis entram na cena.

Eixo

Um eixo é um eixo central para uma roda ou engrenagem rotativa. Em palavras simples, o eixo é uma haste que atravessa as rodas do veículo, permitindo que o último gire. Os eixos, por assim dizer, são um componente crítico da maioria dos veículos com rodas. Eles não apenas transmitem o torque de direção às rodas e mantêm a posição das rodas um com o outro e a carroçaria do veículo, mas também carregam o peso do veículo e qualquer carga.

Eixo do carro

O eixo de um carro. (Photo Credit: Linkdin.com)

Eixos vêm em sistemas diferentes; Em alguns veículos com rodas, eles podem rodar com as rodas fixadas (ou o veículo). Esses eixos são projetados de tal forma que, quando o carro faz uma volta, eles ajudam a roda externa a passar um pouco mais do que a roda interna, o que facilita uma unidade estável, “aterrada”.

Os trens, assim como os carros, também possuem rodas que são do mesmo diâmetro, o que significa que eles também têm que lidar com a mesma situação quando eles manobram uma volta, ou seja, suas rodas externas precisam viajar um pouco além das internas, para que o trem seja descarrilado.

No caso dos carros, esta situação é tratada com a ajuda de eixos inteligentemente projetados, mas como é abordado quando trens longos, pesados ​​e grandes (com centenas de rodas) estão em questão?

Rodas de trem

Uma roda de trem é um tipo de roda especialmente projetado para correr em trilhos metálicos. Também referida como uma roda ferroviária, é moldada ou forjada e é tratada com calor para adquirir uma tenacidade específica e desejada.

Roda do trem fechada

Observe de perto o design de uma roda de trem (Photo Credit: FLickr)

Agora, você pode ter visto trens inúmeras vezes em sua vida, mas você  realmente prestou atenção às suas rodas? Um olhar casual sobre as rodas de um trem irá dizer-lhe que são circulares, assim como outras rodas padrão. Eu costumava pensar que rodas de trem eram círculos perfeitos também … mas eles não são!

Forma cônica das rodas do trem

Se você não sabe já, você pode estar um pouco surpreso ao saber que muitas rodas de trens (nem todos) não são perfeitamente cilíndricas; eles são, de fato, cônicos!

As rodas de trem não são inteiramente cónicas, é claro, caso contrário, elas não seriam capazes de correr (duh!), Mas na verdade não são perfeitamente cilíndricas também.

A vantagem mais crítica que as rodas ligeiramente cônicas (nos trens) têm é que podem girar a velocidades ligeiramente diferentes, enquanto as cilíndricas não podem (pelo menos não tão suavemente quanto as cônicas).

Você vê, quando uma roda cônica gira, desliza para a parte maior do cone na roda externa e a parte menor na roda interna.

O resultado é que as duas rodas continuam a mesma velocidade, mas seus raios são diferentes. Aqui está uma animação que irá ajudá-lo a visualizar melhor isso:

Por outro lado, quando os trens com rodas cilíndricas manobram uma volta e, consequentemente, tentam correr a velocidades ligeiramente diferentes, deslizam / deslizam, criando um som estridente. Sistemas ferroviários como o BART não têm rodas cônicas e, como tal, são notáveis ​​por serem muito altas quando se revezam.

Comboio Bart

Os trens do BART são bem conhecidos por produzir um ruído estridente quando eles fazem uma volta. (Foto: Flickr)

Aqui está um vídeo interessante que explica o mecanismo por trás da rotação das rodas do trem em detalhes:

Referências:

  1. Universidade Estadual de Illinois
  2. Universidade de Miami
  3. Faculdade de Educação – Universidade de Houston
  4. Bay Area Rapid Transit – Bart.gov
  5. Universidade de Harvard
  6. Citeseerx – Penn State University (Link 1)
  7. Citeseerx – Penn State University (Link 2)
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