consumo ruote ferroviarie e rotaie

[paolino1968]

Buongiorno a tutti.
Ho una domanda cui non ho trovato risposta e so che qui la troverò.
Con un mio amico ingegnere ho una questione aperta sui materiali con cui son fatte le rotaie e le ruote dei rotabili (treni e tram compresi).
Quale dei due metalli è più tenero? Ovvero si preferisce - in termini di manutenzione - si consumino prima le rotaie o le ruote?
Aiuto richiesto!

[Federico_2]

Non è che forse si tenta di cercare un equilibrio onde evitare sia usura anomala di rotaie che usura anomala di bordini?

[S-Bahn]

In teoria si dovreubbe preservare il binario in quanto la tornitura delle ruote, e al limite la loro sostituzione, è più semplice della molatura e della sostituzione dell'armamamento.
Pare però che nell'ultimo corposo rinnovo dele rotaie tranviarie di Milano, ormai diversi anni fa, sia stato furbescamento scelto un metallo tenero per le rotaie per non usurare le ruote, col brillante risultato che le rotaie in città sono conciate e ci vorrebbe un massiccio programma di rinnovo dell'armamento, cosa che non si fa, tanto i tram di Milano o stanno fermi o vanno a passo d'uomo.

[atm162]

Nel paradiso degli ingegneri non dovrebbe consumarsi proprio né l'una né l'altra perché la ruota dovrebbe rotolare senza strisciare, ma, sfortunatamente, questo non avviene mai...

I due acciai devono avere caratteristiche un po' diverse: la ruota dovrebbe essere indeformabile, mentre, suppongo, che nella rotaia sia tollerata e anzi apprezzata una maggiore "flessibilità" e quindi dei due dovrebbe essere il più tenero.
Per di più per le rotaie e per le ruote si adottano due procedimenti di realizzazione completamente diversi, le rotaie si ottengono per laminazione (che le rende più "flessibili"), mentre le ruote mi sembra siano fatte per fonderia.

Detta così sembrerebbe che le rotaie si usurino più facilmente delle ruote, invece non credo proprio sia così: la rotaia, infatti, entro certi limiti può anche deformarsi irreversibilmente (tant'è che in alcune nomenclature per identificare gli acciai per rotaie si associa un valore che indica il carico di rottura e non quello a cui l'acciaio inizia a deformarsi irreversibilmente), invece la ruota deve appunto essere il più circolare possibile e, quindi, anche se, magari, rispetto alla rotaia, ha subito delle deformazioni minori la si tornisce.

Spero di non essere stato troppo contorto!!

P.s. se tu parlando di acciaio "tenero" volevi sapere qual'era la differenza (numerica) tra le percentuali di carbonio presenti, questo proprio non te lo so dire, a occhio direi che l'acciaio delle rotaie ha meno carbonio di quello delle ruote, ma bisognerebbe scoprire che acciaio è e andare a vedere sulla letteratura!

[Slussen]

http://www.valente.it/it/rotaie_ferroviarie.htm

(Non ci capisco niente )

[O 303]

Ciao, ragazzi. Pongo la mia prima domanda: è vero che per ovviare al problema della mancanza dell'organo differenziale in curva le ruote dei rotabili hanno il profilo lievemente conico?
Grazie.

[friedrichstrasse]

Sì.

[S-Bahn]

Confermo, ma l'ingegnosa trovata non compensa sempre in modo perfetto la differenza di percorso tra la ruota interna e quella esterna.
Intanto se il treno si ferma o rallenta molto su una curva la sopraelevazione della rotaia esterna è eccessiva, i bordini vengono spinti verso l'interno della curva e la conicità lavora al contrario di come dovrebbe, poi a secondo del raggio di curvatura, del passo del carrello e di altri parametri, il primo e il secondo asse del carrello stesso lavorano in modo diverso e anche la concità compensa diversamente.

[O 303]

Ma... i bordini devono essere spinti verso l'interno della curva se la conicità, come presumo, è dal carrello verso l'esterno (più grande verso il carrello, più piccola verso l'esterno) in quanto è la ruota più grande che gira più piano, non quella più piccola.

[S-Bahn]

Giusto, il maggior diametro del cono è verso il bordino. In una curva percorsa a velocità normale (dove non tutta l'accelerazione laterale viene compensata dalla sopraelevazione) lavoraranno conro la rotaia (esterna) i bordini della ruota esterna.
Quindi cosa succede? Succede che la ruota esterna appoggia sulla parte conica a diamentro maggiore e quindi percorre più strada a parità di rotazione (con gli assili le ruote girano alla stessa velocità, sempre), e va tutto bene, perchè la rotaia esterna alla curva gira su un raggio maggiore della rotia interna e quindi su un percorso più lungo.

Ma cosa succede quando, magari per un approccio ad una deviata, stai percorrendo a 30 una curva da 100? Succede che la sopraelevazione compensa troppo, il carrelli si appoggia "indiscesa laterale" sulla rotaia interna e la conicità lavora al contrario di quello he dovrebbe fare.

Il tutto è poi complicato dal fatto che nel'iscrizione in un curva ti pui trovare il primo asse del carrello che appoggia sul bordino esterno il secondo che appoggia su quello interno, col carrello che pocede leggermente di sghembo, con tutti i problemi di usura che ne conseguono.

La conicità ha i suoi effetti (positivi e negativi) anche in rettilineo. Infatti tiene centrato l'assile sull'asse del binario evitando che la traiettoria venga mantenuta dallo strisciamento dei bordini.
In pratica in rettilineo la conicità corregge il carrello prima che intervenga il contatto del bordino, il ché è solo un bene. Divente un male quando si ioncontra qualche frequenza di risonanza per cui il carrello comincia a serpeggiare. E' per questo che si applicano gli ammortizzatori antiserpeggio, che smorzano e spostano le frequenze di risonanza date dalle inerzie del sistema.

[O 303]

Ok, adesso ho capito. Grazie.