為什麼火車輪子是鐵的,汽車輪子是橡膠的?

時間 2021-06-04 19:10:42

1樓:餘東東

理論上來說,實心的,相對而言彈性較小的輪胎的滾動阻力確實小於我們一般使用的充氣輪胎。

why?

這就要從輪胎滾動阻力(rolling resistance)的產生原因說起。

滾動阻力是因為輪胎與地面的摩擦而產生的嗎?

Absolutely not!

真正的原因是橡膠作為彈性體的遲滯特性!(visco elasticity)

我們想像乙個輪胎在地面做純滾動,胎面上的橡膠單元在剛剛接觸到地面時會有乙個載入力的過程,而隨著輪胎的滾動,該輪胎單元馬上又會離開接觸面,這又會產生乙個解除安裝過程。

而在這個載入與解除安裝的過程中就會產生滾動阻力。

注意圖二里的影象,由於輪胎是非完全彈性材料,其應力應變關係圖上會存在滯回曲線,即載入時胎面單元得到的能量會大於解除安裝時輪胎反作用給地面的能量,而另外一部分作為內能耗散掉的能量就會以滾動阻力的形式表現出來,大小為滯回曲線所圍的面積。

如果以以力學的方法表徵,在我們的書中是這樣的:

地面對於輪胎的支援力的集中力靠前於輪胎作用於地面的集中力,為了保證輪胎在各個方向受理平衡(設輪胎勻速滾動),必然需要乙個與輪胎轉動方向相反的力矩加以平衡。(主要:這裡仍然不是力,而是力矩)

為了方便計算,我們將這個力矩(滾動阻力矩)用滾動阻力來表現,就得到了公式:

滾動阻力=滾動阻力係數x重力

而剛性輪胎顯然不存在滯回曲線,在理想的全平道路上阻力確實會小於充氣輪胎。

但是為什麼我們不用呢?

因為我們現在所使用的子充氣輪胎具有許多優秀特性,包括:

1.能夠很好的處理高頻振動。

因為輪胎的包容特性,能夠過濾掉許多路面的細小振動,極大增加舒適性,並且減輕懸架處理振動的壓力,增加整車使用壽命。

2.能夠增強操穩性

輪胎具有側偏特性,能夠通過選用不同輪胎,或同一輪胎不同氣壓的前後輪來改變輪胎側偏剛度,優化操穩性。而且充氣輪胎有更好的抓地力,將會大大提公升安全性。

兩害相較取其輕,為了那一點可能能省下的能量捨而棄其他優秀特性,是為人類所不取也。

當然,剛性輪胎不是沒有用武之地,火車用鋼輪是因為有鐵軌,路平且扛側滑。

純手機碼字,且對車輛仍有諸多不解,如有紕漏在所難免,懇請大家不吝指正,最後感謝看到最後的你(°3°)。

2樓:福隆

我覺得應該配上幾個膠輪,用於起動,剎車和爬坡時備用。當要使用時就放下,火車速度上來後就懸起來,跟飛機的起降輪一樣。這樣可以有效節約起動和剎車時間,同時增加爬坡能力。

希望鐵路方面給予採納並改進,設計出世界最先進理念的火車。

3樓:小丸子殿下

天真的我一直以為是鐵路的路途遙遠,而路上沒有補胎的,萬一壞了大家就困住惹,所以當初造火車那誰熬了幾個通宵,攻克了這個難題,他掐了菸頭,一拍大腿說,不用膠胎了,直接鋼圈上!

最後知道真相的我,目瞪狗呆

4樓:

我又要祭出這貨了

還有其中最著名的

滇越鐵路也有買公尺其林火車,一直從2023年用到80年代。

這種車的有點是舒適安靜,加速快,速度高(相對於當時),缺點是載重小、輪胎磨損快,輪子太多,並且有爆胎風險。

目前來說世界上大多數的無人地鐵採用的都是膠輪型別,可能是因為其黏著控制好有關。

巴黎地鐵的1,4,6,11,14線採用的是膠輪混合鋼輪系統,鋼輪在非運營線路使用,並承載導向功能。這幾套線路,除了90年代新建的14線之外,都是二戰後由純鋼輪系統改造而來。

5樓:李揚Liam

2023年的德國ICE高速列車脫軌事故的罪魁禍首就是——064型雙層車輪

這種車輪不同於以往的實心純鋼車輪,它採用了雙層設計,在兩層鋼製車輪間加入了橡膠層,起到了汽車輪胎一般的減震緩衝作用,提高了乘坐的舒適性,提高了行駛的穩定性,降低噪音。

然而開發人員對於外輪圈迴圈變應力疲勞的計算失誤導致了車輪外圈破裂,插入車廂,最終導致了這次重大事故。

這大概可以算是「橡膠火車輪」的失敗典例了。在鐵路這種高負荷應用場合,使用不耐高溫,不耐磨,老化快的橡膠確實要三思

6樓:Ivony

感覺這並不是刻意的。

其實一開始所有的輪子都是木頭或者鐵的,後來發明了橡膠輪胎,在凹凸不平的路面上橡膠輪胎可以起到很好的減震的作用。但火車一直在軌道上跑的,根本就不需要橡膠輪胎。

火車是先於汽車發明的,在軌道上跑的火車一直都不存在減震的需求,頂多加幾個彈簧懸掛系統即可,所以也就沒有人為火車輪子裝上橡膠輪胎。

當然,作為高速火車而言,金屬的輪子更易保養,更耐磨,不會爆胎漏氣。但這些都是馬後炮,因為火車先於汽車發明,不是先發明了橡膠輪胎,然後發明了金屬輪子,而是先有金屬輪子,後有橡膠輪胎。

7樓:

車輪形式主要由道路承載方式決定,其次由車輛的軸重以及執行狀態決定。

在公路交通中要滿足各種路面地形,同時考慮到汽車軸重較輕,為保證執行平穩,不對路面產生破壞,遂採用橡膠車輪。

在軌道交通中,為了保證鐵軌對車輪的牽制力而使其能夠沿著軌道執行,同時火車軸重極大,而採用鐵質車輪。另外,軌道交通運營需要區間技術,通過閉塞區間保證車輛不會追尾,這需要鐵軌和車輪構成乙個電路迴路,而橡膠車輪不能實現。

特別的是,在軌道交通中,地鐵較輕,所以有墨西哥的地鐵是採用橡膠車輪的。但是轉向的時候因為和鐵軌產生摩擦,而使車輪燒傷損壞。

8樓:星人

1、橡膠承受不住火車車身的自重;

2、火車無方向盤,改變方向需要鐵軌對車輪產生作用力,而橡膠不能承受;

期待高手新增其他原因

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