一个车轴四个轮，揭秘火车的“脚”——车轮与车轴上蕴含的智慧
一个车轴四个轮，揭秘火车的“脚”——车轮与车轴上蕴含的智慧
当你站在铁轨旁，看着一列列火车呼啸而过，那滚滚的车轮，是不是让你感到既震撼又好奇？今天，我们就一起走进火车的世界，聊聊火车轴上为啥有四个车轮，尤其是那中间两个看似不起眼的小轮子，其实藏着大大的智慧。
火车轮子是如何制造的
火车车轮在复杂的运行工况和恶劣的条件下，对耐磨性、强韧性以及抗疲劳提出了非常高的要求。作为火车零件关键的组成部分，车轮的生产是火车机车生产中重要的技术环节。
在轨道交通中，为了保证铁轨对火车轮的牵制力而使其能够沿着轨道运行，同时火车轴重极大，而采用铁质车轮。目前世界各国火车车轮的制造，除少量采用铸钢外，大多是用钢锭制坯，经锻压和轧制后机加工而成。
火车车轮，更明确地讲是涉及钢制车轮，此种车轮具有可提供很小的轴向轮缘变形及较小的残余张应力的结构。这些应力是由于交变热载荷引起的，而该热载荷则通常是由制动块和车轮踏面的摩擦生热而产生的。
火车车轮具有多种形状，设计这些形状一般是为了某种特殊的用途或解决特定的问题，如车轮的挠曲和残应力。钢制的火车车轮可以用机加工，冲压、锻造或铸造生产。
那你知道吗，火车轴上为啥有四个车轮？其是那中间两个看似不起眼的小轮子，其实藏着大大的智慧。
火车的“脚”——车轮与车轴
咱们先来说说火车的“脚”——车轮和车轴。想象一下，火车就像是一个庞大的巨人，在铁轨上稳稳地行走，靠的就是这四只“脚”。其实啊，这四只“脚”并不是简单的轮子，它们由车轮和车轴组成，每一对车轮都固定在车轴上，就像咱们人的脚和腿一样。
而最有趣的是，这四只“脚”中，还有两只“小脚”——就是中间的那两个小轮子。你可能会想，为啥要多这两个小轮子呢？它们有啥用呢？别急，咱们接着往下聊。
小轮子的“大作用”
说到小轮子的作用，那可真是让人刮目相看。首先啊，它们可是火车制动的“小助手”。大家知道，火车要停下来可不是件容易的事，得靠制动系统来帮忙。而这小轮子，就是制动系统中的重要一员。它们藏在车轮之间，当火车需要制动时，就会紧紧抱住车轮，帮助火车减速。这样，大轮子和小轮子一起努力，火车就能稳稳地停下来了。
其次啊，小轮子还能帮大轮子“减负”。火车在行驶过程中，车轮与铁轨之间会产生摩擦，这就会导致车轮磨损。如果没有小轮子帮忙分担压力，那么大轮子就会承受更大的磨损。而现在有了小轮子，它们就能分担一部分压力，让大轮子“轻松”一些，从而延长使用寿命。
最后啊，小轮子还能提高火车的安全性。在紧急制动的情况下，小轮子能够提供更大的制动力矩，让火车更快地停下来。这样，即使遇到突发情况，也能确保乘客的安全。
车轮与车轴的“默契配合”
说完了小轮子的作用，咱们再来聊聊车轮与车轴之间的默契配合。你知道吗？车轮和车轴之间可是有着严格的尺寸和精度要求的。只有这样，它们才能紧密地结合在一起，确保火车在行驶过程中的稳定性和安全性。
而且啊，车轮的材质也是经过精心选择的。它们通常由耐磨性高、强度大的材料制成，比如铸铁或钢材。这样，车轮就能承受住火车在行驶过程中产生的巨大压力和摩擦力了。
圆形火车车轮的优点
- 稳定性
圆形车轮的稳定性主要体现在两个方面：一是重心与轴线相同，二是接触面积最小。
圆形车轮的重心与轴线相同，这意味着无论车轮在哪个方向上旋转，它都能保持平衡。这样就可以避免车轮在高速行驶时产生倾斜或偏移，导致车辆失去控制或脱离铁轨。
圆形车轮在地面接触点的面积最小，这意味着摩擦力最小。摩擦力会阻碍车辆的前进，消耗动力和能量。如果使用其他形状的车轮，例如方形或三角形，那么接触面积就会增大，摩擦力也会增大，从而降低车辆的速度和效率。
- 平稳性
圆形车轮的平稳性主要体现在两个方面：一是均匀分布重量，二是良好减震性。
圆形车轮可以均匀分布重量，在每个点上承受相同的压力。这样就可以避免因为重量不均匀而导致的震动或抖动。例如，如果使用方形或其他形状的车轮，那么在每个角落处承受的压力就会比其他地方大得多，从而造成不平衡和不稳定。
圆形车轮具有良好的减震性，可以缓解路面上的颠簸和震动。这是因为圆形车轮的边缘可以更好地弯曲和折叠，从而适应不同的路面状况。例如，在崎岖或弯曲的路面上行驶时，圆形车轮可以更好地贴合路面，减少冲击和振动。
火车技术的进步与发展
随着科技的不断进步和发展，火车技术也在不断更新换代。从最初的蒸汽机车到现在的电力机车、高速列车甚至磁悬浮列车，火车的速度越来越快、乘坐体验也越来越舒适。而这些变化都离不开车轮和车轴技术的不断革新。
现在啊，我们国家的火车已经走向世界前列了。无论是高铁还是城际列车都成为了人们出行的首选方式之一。而这些都离不开车轮和车轴技术的支持和保障。
火车车轮和地铁车轮有区别吗？
火车和地铁的车轮本质上没有什么区别，只是直径大小不一样。锻造车轮是利用锻压机械对金属毛坯使其产生塑性变形，并使其获得一定的机械性能和形状。锻造车轮锻件在锻造过程中，通过锻压能金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化组织结构，同时保持完整的金属流线。所以锻造车轮的机械性能大大优于同等材料的铸造车轮。
文章来源： 台山乌鸦皮，山西中重重工集团，铭雨鞋屋