Что самое последнее у вас ассоциируется с паровозом? Нет, даже поставим вопрос иначе - что меньше всего связано с железнодорожным транспортом? Правильно... Покрышки.
Если посмотреть на огромное колесо паровоза, кажется, что оно целиком отлито из стали. Но это не так. На протяжении более века большинство паровозов ездило на сменных стальных покрышках, которые инженеры называли бандажами.
Идея кажется неожиданной, но именно она позволяла железным дорогам экономить огромные деньги и значительно продлевать срок службы локомотивов.
Почему такие колеса вообще изнашиваются?
Вес паровоза может достигать десятков, а иногда и сотен тонн. При этом каждое колесо соприкасается с рельсом через маленькое пятно контакта размером примерно с монету.
Из-за такой небольшой площади давление оказывается колоссальным. Особенно тяжелые условия возникают при трогании с места, во время торможения и при пробуксовке колес.
Постепенно стирается рабочая поверхность колеса. Казалось бы, можно просто заменить колесо целиком. Но здесь появляется инженерская проблема.
Самая дорогая часть колеса почти не изнашивается
Ведущие колеса паровозов были настоящими произведениями инженерного искусства.
Их диаметр нередко превышал 1,8 метра, а масса исчислялась тоннами. Центральная часть колеса представляла собой сложную литую конструкцию со спицами, противовесами и отверстиями для шатунов. Каждая такая деталь тщательно балансировалась и стоила очень дорого.
Самое интересное, что эта массивная центральная часть практически не соприкасалась с рельсами и почти не изнашивалась. Получалось, что рабочая поверхность уже стерлась, а 95 % дорогостоящего колеса оставались совершенно исправными.
Именно поэтому инженеры придумали сделать колесо составным.
Стальная «покрышка», которую можно заменить
На внешнюю часть колеса надевалось отдельное стальное кольцо — бандаж.
Именно он принимал на себя весь износ. Когда поверхность стиралась, никто не выбрасывал многотонное колесо. Меняли только внешний стальной обод, а дорогостоящий центр продолжал служить еще много лет.
По сути, паровоз действительно регулярно «переобували». Почти как машину на зиму.
Как надеть стальное кольцо, которое меньше самого колеса?
Самое занятное здесь — способ установки. Инженеры использовали тепловое расширение металлов.
Сначала новый бандаж изготавливали с внутренним диаметром немного меньше диаметра колеса. На холодную он, разумеется, не налезал.
Поэтому происходило следующее. Сначала массивное стальное кольцо нагревали по всему периметру огромными газовыми или масляными горелками до нескольких сотен градусов. При нагреве металл расширялся.
Диаметр увеличивался буквально на считаные миллиметры, но этого было достаточно. После этого раскаленный бандаж быстро надевали на холодный центр колеса. Затем он начинал остывать.
Металл сжимался обратно и буквально обжимал колесо с невероятной силой.
Такой способ соединения называется посадкой с натягом или усадочной посадкой.
После охлаждения детали настолько крепко соединялись между собой, что фактически работали как единое цельное колесо.
Для дополнительной безопасности на многих локомотивах использовали стопорные кольца или специальные фиксаторы. Они предотвращали смещение бандажа даже в случае появления трещины.
А когда покрышка стиралась?
После многих тысяч километров эксплуатации бандаж снимали.
Иногда его снова нагревали, чтобы металл расширился и кольцо легко сошло с колеса. Если же покрышка уже полностью выработала ресурс, ее просто разрезали газовым резаком. После разреза внутреннее напряжение исчезало, кольцо слегка раскрывалось и само отделялось от колеса.
На его место устанавливался новый бандаж, и локомотив снова был готов к работе.
Существование «покрышек» у паровозов легко проверить. Во многих железнодорожных музеях и ремонтных мастерских можно увидеть колеса со снятыми бандажами или наблюдать процесс их замены.
Например, при реставрации исторических локомотивов в Великобритании, Германии, США и России установка новых бандажей до сих пор выполняется практически по той же технологии, что и сто лет назад: стальное кольцо нагревают, надевают на колесный центр и дают ему остыть.
Более того, сменные бандажи используются не только на музейных машинах. Они долгое время оставались стандартным решением для паровозов по всему миру, а на некоторых современных железнодорожных колесных парах похожий принцип применяется и сегодня, хотя все чаще его заменяют цельнокатаными колесами благодаря развитию металлургии.
Не забывайте ставить лайки статье и подписываться! Это очень важно для развития проекта, а вы будете видеть ещё больше интересных статей в ленте! На канале есть премиум, где много интересного.