Не нашёл ничего ни поиском по форуму, ни по яндексу, ни по гуглу. Никак. На головном ресурсе трам.руз.нет всплыло некое оглавление некого сборника задач по физике, где присутствует указанный вопрос, но ответ там не приведён, и ссылка на оригинал не работает.

Итак:

Почему испокон веков так повелось, что реборды трамвайных/железнодорожных колёс находятся с внутренней стороны рельсов, а не с внешней? Чем это обусловлено? Если сделать их снаружи, будет больше износ, или ход станет менее плавным? В чём суть?

Кто знает?

Стрелки.
Если делать реборды снаружи, то конструкция стрелок сильно усложняется.

Немного не в тему, но на многих фуникулерах реборды с двух сторон, а стрелки там тоже есть, правда весьма своеобразные (именно для этого и сделаны реборды двухсторонними - один вагон, с двухсторонними ребордами на левом рельсе, всегда едет по левому рельсу и на стрелке поедет всегда по левому пути. второй - наоборот)

Помимо простоты стрелок, реборда внутри из-за конусности колёс, которая нужна для обеспечения поперечной устойчивости.

Верьте или нет - просто интересно!

На поворотах под действием центробежной силы локомотив/вагон стремится сместиться подальше от центра поворота. В результате внутреннее колесо (которое должно преодолеть меньший путь по сравнению с внешним) катится по рельсу той стороной, где его диаметр меньше, а наружное – своим бОльшим диаметром. Это способствует тому, что колёса, сделав одинаковое число оборотов, преодолеют разный путь с наименьшими проскальзыванием. Естественно, расположив колёса таким образом, чтобы бОльший диаметр был изнутри колеи, а нижний снаружи, такого результата не получить, будет только хуже. Ещё причиной расположения реборд с внутренней стороны колеи моет быть то, что уберечь колесо от «сползания» по оси внутрь проще, чем от расползания наружу (это даже на моделях заметно).

Мешает то, что обратная конусность будет помогать вагону улететь с колеи на кривой, а не препятствовать этому.

Для начала представтье себе велотрек с поперечным уклоном дорожки не внутрь поля, а наружу, и попытайтесь мысленно по такому прокатиться.

Цитата (Славик)
Почему испокон веков так повелось, что реборды трамвайных/железнодорожных колёс находятся с внутренней стороны рельсов, а не с внешней?

Кстати, один из паровозов Черепановых (кажется первый) имел внешние реборды.

Цитата (IAGSoft)
Кстати, один из паровозов Черепановых (кажется первый) имел внешние реборды.

В сети есть множество изображений черепановских паровозов - моделей, памятников, почтовых марок и прочего. У всех до единого гребни внутренние.

Цитата (Krolikov)
У всех до единого гребни внутренние.

Так уж и у всех? http://www.cad-project.ru/news/chertej_06.html

Цитата (Ded)
Так уж и у всех? http://www.cad-project.ru/news/chertej_06.html

У всех.
Дело даже не в достоверности источника (Газета "Тагильский рабочий 1984 года - это круто), и не в том, откуда этот чертеж был выкопан и кем и когда нарисован - а в том, что нет ничего, указывающего, что эта картинка была воплощена в металле хоть однажды.

В общем, ищите документы, касающиеся реально собранного паровоза - хоть одного - с внешними ребордами.

Цитата (Krolikov)
В сети есть множество изображений черепановских паровозов - моделей, памятников, почтовых марок и прочего. У всех до единого гребни внутренние.

Отнюдь.

Модель паровоза в Нижнетагильском краеведческом музее, реборды внешние:
http://parovoz.com/newgallery/pg_view.php?ID=293763
http://parovoz.com/newgallery/pg_view.php?ID=293762

Макет паровоза на площадке музея "Дом Черепановых", реборды внешние:
http://parovoz.com/newgallery/pg_view.php?ID=292812

Чертёж паровоза, сделанный племянником Амосом Черепановым:
http://history.ntagil.ru/2_19_32.htm
реборды внешние.

Цитата (IAGSoft)
Отнюдь.

То же самое: у всех этих моделей один источник - все тот же номер "Нижнетагильского рабочего" за 1984 год : "легкое и изящное сооружение, отличающееся от того, что мы привыкли видеть в музеях, на фотографиях, на картинах художников, в учебных пособиях и на страницах книг.".

По какой-то причине статья не стала сенсацией и перевернула представлений о реальном внешнем виде первого паровоза - иными словами, все основания полагать, что реальный паровоз был собран НЕ по этой картинке, которая так и осталась картинкой, вне всякой связи с ее достоверностью.

Как я понимаю, реброда расположена с внутренней стороны, из-за конусности колесной пары. Конусность сделана для прохождения поворотов и центрирования колесной пары в колее (на прямом участке, реброды не касаются головки рельса), т.к. колеса жестко связаны между собой, они не могут вращаться с разной скоростью. Ведь в повороте, колесо находящиеся внутри поворота- должно пройти меньшее расстояние, нежели внешнее.
Конуснасть выражается в том, что внутренняя сторона колеса имеет больший диаметр, чем внешняя. Если бы реброда располагалась с внешней стороны, то конусноть толком бы не работала.
Если нужно, могу завтра выложить рисунки, что бы было понятнее.

Доброе время суток.

Возможно, были не внешние реборды, а, скажем так, крановые колёса, которые с двумя ребордами - необходимость вписывать колёса в поворот появилась, когда ЖД стали протяжённостью в десятки километров. А первичной задачей было вообще построить эту самую чугунную колею, и чтобы все "телеги" на ней держались.

На первой российской ЖД, построенной Фроловым, шпалы укладывались продольно под рельсами, а колёса вагонеток имели по две реборды. Со стрелками поступили просто - их отлично заменял поворотный круг. Не удивлюсь, что колёса были взяты тележные, поставленные на неподвижную ось (круг замкнулся - неподвижные оси снова входят в железнодорожную моду) - так проще и дешевле. И никакой конусности...

Я к чему это - у Черепанова были резоны применить аналогичную конструкцию. Причём у телег в принципе могло не быть колёсных пар, а конструкция паровоза такую езду вполне выдерживала, как выдерживают сейчас трамвайные тележки, с визгом полирующие рельсы в кривых.

С уважением, Денис.

Цитата (Krolikov)

Цитата (IAGSoft)
Отнюдь.

То же самое: у всех этих моделей один источник - все тот же номер "Нижнетагильского рабочего" за 1984 год

Источник у них (и у статьи НтР) - чертёж Амоса Черепанова. Чертёж признан "официальной наукой", копии его выставлены во многих музеях.
Кстати, не помню (надо глянуть фото из музеев), сохранился ли чертёж второго черепановского паровоза с "правильными" гребнями. Если нет, то где доказательства того, что у него были "правильные" гребни? Тогда можно предположить, что у обоих Черепановских паровозов были внешние гребни. А то, что на части макетов и моделей делают внутренние гребни - ничего не доказывает, делают "как привычнее".

--------

Вы однозначно "слили" ваше утверждение о "все до единого", сейчас пытаетесь "сохранить лицо"?

Цитата (Krolikov)
В сети есть множество изображений черепановских паровозов - моделей, памятников, почтовых марок и прочего. У всех до единого гребни внутренние.

Цитата (IAGSoft)
Источник у них (и у статьи НтР) - чертёж Амоса Черепанова. Чертёж признан "официальной наукой", копии его выставлены во многих музеях.

Во многих музеях (включая московский Политехнический и других вполне серьезных) имеются модели паровоза Черепанова - но этот "официально признвнный" чертеж почему-то НЕ послужил основой для их выполнения, хотя известен минимум с 1984 года - а так и остался сенсацией нижне-тагильского масштаба.

Цитата
Вы однозначно

Про меня можно говорить много, если это интересно.
Но что касется самого паровоза - изображений его, выполненных современниками, хватает. И именно на их основании и были созданы эти модели. Исключая нижне-тагильский, пиарящий собственную сенсацию - без малейшей даже тени факта, что по этой картинке был на самом деле создан хотя бы один паровоз.

Цитата (ST1)
Немного не в тему, но на многих фуникулерах реборды с двух сторон, а стрелки там тоже есть, правда весьма своеобразные (именно для этого и сделаны реборды двухсторонними - один вагон, с двухсторонними ребордами на левом рельсе, всегда едет по левому рельсу и на стрелке поедет всегда по левому пути. второй - наоборот)

У многих фуникулеров двойные реборды находятся только на колесах, идущих по внешнему рельсу. А колеса, идущие по внутреннему рельсу вообще не имеют реборд, как раз для прохождения стрелок. Например так устроен Тбилисский фуникулер.

Цитата (Славик)
Почему испокон веков так повелось, что реборды трамвайных/железнодорожных колёс находятся с внутренней стороны рельсов, а не с внешней? Чем это обусловлено? Если сделать их снаружи, будет больше износ, или ход станет менее плавным? В чём суть?

Испокон веку, рельсовые пути с вагонетками использовались в шахтах на вывозе породы. В шахте, вестимо, мусор повсюду, камни, порода, и на путях тоже. А теперь представьте, что проще : взять лопату и выкинуть мусор из колеи, границы которой в виде рельсов видны слепому, и эти же рельсы являются препятствием от попадания камней снаружи, или снаружи от колеи прокапывать 2 умозрительных желоба для реборд, которые через час снова будут затоптаны проходящей сменой рабочих. Короче говоря, внутреннее пространство колеи - это и есть уже готовый желоб для реборд, а при внешних ребордах потребовались бы какие-то дополнительные ухищрения для того, чтобы их обозначить и содержать в чистоте. Так на ж.д. и перекочевало. В остальном никакой разницы. А паровоза Черепановых не было вовсе, это всего лишь рисунки на обоях флигеля при конюшнях Царскосельского дворца, сделанные через 40 лет после открытия Николаевской дороги.

Цитата (Denver)
необходимость вписывать колёса в поворот появилась, когда ЖД стали протяжённостью в десятки километров. А первичной задачей было вообще построить эту самую чугунную колею, и чтобы все "телеги" на ней держались.

Ну это Вы зря так - первые рельсовые пути были промышленными, грубо говоря, шахтными. Уж где-где приходится вписываться в кривые предельно малого радиуса, так это именно на шахтных и подобных им дорогах. Причём ещё в самых примитивных вариантах там собственно и кривых-то не было - все повороты пути и так, и на стрелках, выполнялись в виде излома колеи.

Цитата
(круг замкнулся - неподвижные оси снова входят в железнодорожную моду) - так проще и дешевле. И никакой конусности...

А они и не выходили. На тех же шахтных дорогах это традиционная конструкция для вагонеток, когда отдельные колёса вращаются на неподвижной оси. Конусность при этом, разумеется, уже не работает в том смысле, о котором обычно говорится. Но это и не имеет смысла (так же, как и на трамвае это не имеет смысла): кривые всё равно более чем на порядок круче тех, которые могли бы отрабатываться самоустановкой колпары при конусности.

Цитата (krechet)
Стрелки.
Если делать реборды снаружи, то конструкция стрелок сильно усложняется.

"Сильно" - это художественное преувеличение. Единственное, что было бы - что межостряковая тяга (в случае невзрезного привода) должна была бы быть не прямая, а охватывать колею снизу. В случае взрезного привода разница в сложности вообще нечувствительна. Крестовина - просто разворачивается задом наперёд. Хотя с крестовиной тут уже надо сильно думать над профилем - правда, это играет роль только при высоких скоростях - т.е. в момент, когда были выбраны и стали общеприняты внутренние реборды, это не могло играть никакой роли, да и профилем там вряд ли заморачивались :)



Редактировано 1 раз(а). Последний раз 21.07.11 15:33 пользователем Toman.

Цитата (Славик)
Если сделать их снаружи, будет больше износ, или ход станет менее плавным? В чём суть?

Ну, дела... Что-то редко я сейчас захожу на форум, и тут вижу, разговор на одну из моих любимых тем возник. Я уж думал, за неделю существования темы всё уже вспомнили и объяснили. Ан нет, много чего вспомнили, а главного-то никто таки не упомянул. Между тем как всё достаточно просто.

Предположим, что поезд проходит кривую без возвышения наружного рельса или с дефицитом возвышения. (А на стрелках кривые без возвышения практически неизбежны - сделать там адекватное возвышение нереально). Или, наоборот, идёт по кривой с избытком возвышения (т.е. медленнее расчётной скорости, по какой-то причине), или просто по участку пути, где случилась несимметричная просадка, или просто изначально уложено левой ногой.

Короче говоря, имеет место, как говорят в таких случаях, непогашенное боковое ускорение. В этом случае экипаж в колее удерживают возникающие боковые силы (отчасти трения, но главное - как раз упор гребнем), и они создают момент, стремящийся опрокинуть экипаж. Этот момент может быть скомпенсирован только разницей вертикальных сил между левыми и правыми колёсами. В результате, экипаж несколько наклоняется на рессорах (тем самым ещё больше увеличивая наклон кузова относительно эффективной отвесной линии, на практике, как правило, примерно раза в полтора), и догружаются колёса той стороны, в которую поезд стремится сползти с рельсов из-за наклона, а колёса противоположной стороны - разгружаются.

Таким образом, благодаря расположению гребней с внутренней стороны колеи на удержание экипажа в колее против преобладающих боковых сил от нескомпенсированного бокового ускорения (или от бокового ветра, кстати, который даёт практически такой же эффект, с разницей лишь в высоте центра приложения силы) работают гребни колёс с догруженной стороны. При наружном расположении гребней против сползания с колеи пришлось бы работать гребням разгруженных колёс. Что значит, что они работали бы гораздо слабее, и поезда в разы легче бы сходили с рельсов через всползание гребня. А равно - и через расшивку колеи при слабом верхнем строении пути (некрепко держащиеся костыли и т.п.), поскольку загруженный вертикально рельс не стремиться опрокинуться, а вот при приложении гребнем большой боковой силы при недостатке вертикальной нагрузки - вполне может.

Конечно, тут есть свои тонкости: скажем, не всегда и не все колпары в действительности упираются гребнем в сторону эффективного крена экипажа. Скажем, в кривой при избытке возвышения передняя колпара тележки всё равно будет набегать на наружный рельс, при том, что колёса наружной стороны как раз обезгружены (поскольку трение колёс по рельсам всё-таки в разы выше величины возвышения). И поэтому как раз кривые, проходимые с большим избытком возвышения, составляют один из главных рисков по сходам с рельсов. Но в целом система с внешними гребнями была бы намного более подвержена сходам в кривых или на несимметричных просадках.

Правда, в китайских игрушках иногда попадаются паровозики с внешним гребнем. Какого чёрта китайцы так делают -- непонятно.

Ещё видел тоже игрушечное китайское «фуникулёрное» чудо: круговая дорога с разъездом в одном месте и два состава разных цветов. У каждого с одной стороны «лысые» колёса, с другой -- реборды по обоим сторонам. И разъезжаются они при встречном движении на этом разъезде. Такая игрушка с неподвижными стрелками проще и дешевле в изготовлении -- нет движущихся частей.