Track (transport)
Pista este un instrument de locomoție alternativ la roată pentru vehiculele terestre. Este utilizat în principal pe vehiculele autopropulsate pentru transmiterea forței produse de motor la sol, dar poate fi prezentă și pe vehiculele tractate. Pista are caracteristici diferite de cele ale roții: permite o presiune mai mică pe sol și, pe soluri deosebit de deformabile și nu foarte coerente, implică și o creștere a aderenței chiar și cu aceeași greutate aderentă a vehiculului și a materialelor și forma suprafețelor (de exemplu, în comparația dintre șenile de cauciuc și cauciuc).
Mecanică
Cu toate acestea, în general, pentru șine, s-au adoptat istoric tipuri de suprafețe și materiale, altele decât cele utilizate pentru roți, cum ar fi, de exemplu, oțelul (atât pentru legăturile pistei, cât și pentru roțile care rulează pe ele), cu suprafețe echipate de obicei cu reliefuri rigide destul de ascuțite. Din acest motiv, aderența acestor șine este considerabil mai mare, chiar și cu aceeași greutate a vehiculului, decât cea a anvelopelor; în plus, rezistența la avansare (numită și frecare de rulare ) este considerabil redusă, în special pe teren neuniform, datorită efectului de „cale” pe care roțile o demonstrează atunci când rulează pe porțiunea de cale metalică aflată pe sol.
Mecanismul de aderență a șinelor la sol este distinct în cazul în care șanțul lor este introdus sau nu în sol.
În primul caz, mecanismul de prindere se bazează pe rezistența blocurilor de sol interpuse între o canelură și cealaltă, iar pierderea aderenței are loc datorită ruperii acelorași blocuri și detașarea lor de restul solului: limita de aderență depinde, așadar, de coeziunea internă și fricțiunea solului, iar acestea depind doar parțial de presiunea exercitată de vehicul, deoarece chiar și la presiune zero există o anumită rezistență și, prin urmare, o anumită capacitate de a transmite aderența pe cale; în acest caz, limita de aderență a pistei crește odată cu suprafața pistei în sine și în special cu numărul și distanța canelurilor. Prin urmare, cu aceeași formă a benzilor de rulare, a materialului și a greutății vehiculelor, vehiculul cu șenile fixate în sol demonstrează o aderență maximă mai mare decât vehiculul corespunzător cu roțile fixate în sol.
În al doilea caz, însă, mecanismul de prindere este identic cu cel al roților cu același tip de suprafață și, în special, aderența maximă (la limita alunecării) este identică cu cea a unui vehicul cu aceeași greutate și cu roți cu tip de suprafață identică, deoarece, deși suprafața de sprijin pe sol capabilă să schimbe forțe de tracțiune este mai mare, din același motiv presiunea la sol este mai mică și, prin urmare, aderența pe unitate de suprafață și cele două variații de dimensiune comparativ cu vehicul cu roți compensează perfect. Prin urmare, cu aceeași formă a benzilor de rulare, a materialului și a greutății vehiculelor, vehiculele cu șenile care nu sunt fixate în sol demonstrează o aderență maximă identică cu cea a vehiculului cu roți care nu sunt fixate în sol.
Adesea, însă, șinele nu sunt adoptate pentru nevoi legate de o tracțiune mai mare, ci pentru a obține un „plutitor” mai bun, adică un risc mai mic de scufundare pe solurile cu rezistență redusă și, în același timp, scad compresia și compactarea sol datorită forței de greutate mai mici.per unitate de suprafață. Aceasta este nevoia pentru care pistele sunt adoptate uneori și pe vehiculele tractate.
Istorie
Originea pieselor
Utilizarea șinelor datează din a doua jumătate a secolului al XIX-lea , când tracțiunea animală a început să fie înlocuită cu tracțiunea cu motor , deși primele studii datează din 1770 . Roțile exercită o presiune la sol dată de
unde p s este presiunea la sol, W este greutatea vehiculului și A este amprenta zona lasata de mediul de suport a vehiculului pe sol. Dacă anvelopele sunt de tip tub, presiunea la sol este aproximativ presiunea de umflare a anvelopelor. Presiunea excesivă a solului duce la scăderea solului în sine și, prin urmare, ineficiența sistemului de tracțiune al vehiculului (oricine a condus o mașină normală pe teren nisipos sau noroios cunoaște rezultatele obținute dacă solul nu susține roțile). Având în vedere că greutatea vehiculului nu poate fi modificată, pentru a reduce presiunea la sol este necesară creșterea suprafeței de contact dintre vehicul și sol. Cu toate acestea, zona de contact a unui vehicul de-a lungul L cu roți cu diametrul D , în care fiecare lasă o amprentă I , nu poate fi mai mare de
prin urmare, pentru a crește A , a fost necesar un mijloc de transmitere la sol a forței motorului, altul decât roata, dar care să se „sprijine” pe o suprafață mai mare pentru a reduce presiunea, în plus, acest mijloc a trebuit să „se rostogolească” la permite mișcarea transmisiei continue.
Prima soluție găsită a fost conectarea plăcilor metalice (verigi) la capetele lor prin intermediul unor știfturi , astfel încât presiunea pe sol să fie exercitată pe o lungime cât mai apropiată de cea a vehiculului și pentru o lățime semnificativ mai mare decât cea a o roată. În acest fel s-a obținut o presiune scăzută la sol, totuși au apărut dificultăți pentru transmiterea forței motrice la sol (deoarece doar fricțiunea dintre oțel și sol nu a fost suficientă pentru a garanta forța de tracțiune necesară pentru a face vehiculul să se miște). Din acest motiv, la scurt timp după introducerea lor, pistele au fost echipate cu proiecții, astfel încât, prin „ lovirea ” pământului, să poată exercita o forță mai mare asupra solului în sine.
Avantajele și dezavantajele căii metalice
Avantajul căii față de roată este dat de amprenta mai mare pe sol, care permite deci să funcționeze pe soluri cu capacitate portantă redusă, pe care un vehicul cu roți nu s-ar putea deplasa (nisip, noroi, zăpadă), chiar și în total.absența drumurilor în care pista permite, de asemenea, o atitudine generală mai bună și mai stabilă a vehiculului, facilitând depășirea unor denivelări și denivelări deosebit de solicitante. În general, vehiculele pe șenile au o mobilitate mai mare decât vehiculele echipate cu anvelope pe teren accidentat, de fapt reduc zgomotul prin alunecarea peste obstacole mici. În plus, șinele sunt mai puternice decât anvelopele, deoarece nu pot exploda sau pot fi găurite. În cele din urmă, vehiculele cu șenile au capacitatea de a se roti cu raze de curbură mai mici, deoarece prin blocarea unei șine se poate roti cu o rază de rotație egală cu lățimea vehiculului și, folosind o cale de mers înapoi, este chiar posibil să se rotească rămânând în mod substanțial la loc.
Cu toate acestea, aceste avantaje pot fi limitate de dezavantajele căii pe roată, care pot fi rezumate mai jos:
- pista este mai grea decât roata , de aceea pentru a accelera mișcarea este nevoie de un cuplu mai mare de la motor decât cel cerut de o roată (cu aceeași accelerație)
- pista cu caneluri ascuțite, deși adecvată pentru soluri incoerente, poate deteriora pavajul drumurilor, prin urmare circulația vehiculelor echipate cu șine este adesea interzisă pe drumurile publice. Un compromis pentru a permite trecerea vehiculelor pe șenile pe drumurile civile este utilizarea de tampoane / tocuri din cauciuc sau metal pentru a acoperi proeminențele căii, în așa fel încât să reducă semnificativ daunele de pe asfalt
- pista este mult mai stresată decât roata , de aceea utilizarea prelungită poate duce la ruperea știfturilor (mai rar decât legăturile), de aceea este necesară o verificare programată și un program de înlocuire pe șine ( în unele cazuri durata medie de viață a șinele au fost reduse până la 200 de ore [1] ), în plus, prăbușirea unui singur element este suficientă pentru a bloca întregul vehicul.
Utilizarea pistelor în domeniul civil
Prima cale civilă a fost brevetată în 1901 de Alvin Lombard pentru tractoarele sale cu aburi. Tractoarele lombarde au fost destinate să tragă trunchiurile în zonele care trebuie defrișate , dar era clar că acestea puteau fi folosite în mod avantajos și pentru tractoarele agricole, de fapt aceste vehicule erau destinate să funcționeze pe un teren unde moliciunea solului (în general tocmai funcționa ) presiunea necesară. semnificativ mai mică decât cea care putea fi obținută cu roțile, având în vedere și greutatea mare a vehiculelor (sfârșitul secolului al XIX-lea, începutul secolului al XX-lea) din acea vreme.
De la această primă utilizare, vehiculele pe șenile au fost utilizate pentru lucrări rutiere pe terenuri greu accesibile, de aceea au fost construite buldozere , buldozere , excavatoare și vehicule similare pe șenile.
Utilizarea pistelor în armată
Utilizarea pistelor în domeniul militar a dus la probleme considerabil mai grave decât cele pentru vehiculele civile, de fapt cererile din cele două cazuri sunt semnificativ diferite. Vehiculele pe șenile pentru uz civil sunt, în general, transportate până la o distanță relativ scurtă (în general mai mică de 1 km) de la locul lor de utilizare de către cărucioare rotite , astfel încât nu li se cere să aibă o viteză mare sau să permită un confort bun personalului de la bord . Pe de altă parte, problemele asociate cu utilizarea militară a vehiculelor pe șenile sunt semnificativ diferite. În special, vehiculele cu șenile militare trebuie să fie capabile să mențină o viteză de câteva zeci de kilometri pe oră pentru o perioadă de câteva ore, astfel că pistele trebuie să fie proiectate în așa fel încât să permită viteze similare fără a se rupe și a permite echipajului să nu experimentați stres excesiv. Aceste cerințe au impus un studiu nu numai a șinelor izolate, ci și a întregului sistem de suspensie și amortizor al vehiculului.
Șinele moderne sunt formate din lanțuri modulare închise formate din verigi legate între ele prin știfturi , aceste lanțuri sunt în general largi și sunt fabricate din oțeluri speciale. În acest fel, pistele pot fi suficient de flexibile și se pot rostogoli în jurul unei serii de roți pentru a forma circuitul nesfârșit.
Greutatea vehiculului este transferată în partea de jos a pistei cu un număr de roți (de obicei cauciucate cu anvelope solide) fie simple, fie prin seturi de roți conectate numite boghiuri. De obicei, roțile sunt montate pe suspensii pentru a atenua mișcarea pe terenuri variate. Una dintre cele mai mari probleme pentru proiectarea unui sistem de acționare pe șină constă în proiectarea sistemului de suspensie. Primele proiecte de sisteme de cale (de exemplu tancurile din Primul Război Mondial ) au fost total lipsite de suspensii, ulterior au trecut la arcuri care permiteau câțiva centimetri de deplasare, pentru a ajunge la sisteme hidropneumatice ( M1 Abrams ) în care este posibil la deplasarea de câteva zeci de centimetri, incluzând astfel și amortizoare .
Șinele sunt mișcate de o roată dințată ( roată motrice), mișcată direct de piesele de mișcare ale vehiculului, care cuplează găuri în legăturile șinelor sau știfturi care ies din ele pentru a deplasa pista în sine. Roata motrice este în general montată mult deasupra nivelului la care pista vine în contact cu solul, prin urmare este menținută într-o poziție fixă față de șasiul vehiculului, deoarece un sistem de suspensie pe roata motrice, deși este fezabil, ar fi prezintă probleme din punct de vedere mecanic. La capătul opus al pistei există o roată pe care motorul nu acționează (roata de mers în gol), în principal pentru a se asigura că pista ajunge la sol la un anumit unghi (unghi de atac) care permite vehiculului să depășească obstacolele. În general, roata de ralanti este conectată la mecanismul de întindere a șinelor , ceea ce permite să ofere șinelor tensiunea corectă, o tensiune excesivă tinde să încarce în mod nejustificat știfturile de șină, în timp ce o tensiune prea mică tinde să facă vehiculul să "sară", adică ieșirea pista de la ghidajul roților de susținere. Pentru a reduce riscul de "alunecare", sunt prevăzute proiecții pe partea internă a căii, care alunecă în crestături între roțile de susținere (în general duble) și roțile de antrenare și de întoarcere.
În partea superioară (cea care nu atinge solul) trenului rulant, pot fi prevăzute role de întoarcere, pentru a susține calea ferată în partea care nu atinge solul, sau poate fi prevăzută o cale liberă, care se deplasează pe partea superioară a roților de susținere. În general, rolele de întoarcere sunt necesare atunci când roata motrice este poziționată în spatele direcției principale de deplasare a vehiculului. Acest lucru se datorează faptului că angrenajul înainte în această configurație are șina întinsă în partea inferioară și slăbită în cea superioară, care rulează pe role. Sistemele de tracțiune cu roata motrică față, pe de altă parte, întind direct partea superioară a căii: în această configurație, orice role de întoarcere susțin calea în timpul inversării mișcării.
Notă
- ^ Steven Zaloga - AMTRACS: Vehicule de asalt amfibiu din SUA - OspreyPublishing - Londra (1987)
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikționarul conține dicționarul lema « cingolo » -
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe piese
| Controlul autorității | Tezaur BNCF 17808 |
|---|
