Bánh xe lửa là bộ phận cơ bản của phương tiện đường sắt và hiệu suất của chúng ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn vận hành. Bánh xe không chỉ chịu lực dọc và lực ngang cũng như ma sát giữa bánh xe và đường ray mà còn chịu tải nhiệt trong quá trình phanh, thực hiện nhiều chức năng như chịu trọng lượng, dẫn hướng, truyền lực phanh và cung cấp lực kéo.

Tầm quan trọng của vành

Vành là phần có độ dày hướng tâm của bánh xe nhằm đảm bảo đủ độ bền bên trong mặt lốp đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc bảo trì. Độ dày vành thường đề cập đến độ dày của vành mới và việc xác định xem bánh xe đang sử dụng có bị loại bỏ hay không phụ thuộc vào độ dày còn lại của vành. Sự khác biệt giữa độ dày vành mới và giới hạn mài mòn được gọi là độ dày mòn hiệu quả. Vành dày hơn cho phép độ dày mòn hiệu quả lớn hơn nhưng cũng làm tăng trọng lượng của bánh xe. Độ dày mòn hiệu quả càng dày thì tuổi thọ của bánh xe càng dài, dẫn đến sự chênh lệch đường kính giữa bánh xe mới và cũ càng lớn.

Chất lượng vành và hiệu suất bánh xe

Chất lượng của vành chiếm một tỷ lệ đáng kể trong trọng lượng tổng thể của bánh xe, quyết định phần lớn đến hiệu suất của nó. Điều này đặc biệt đúng đối với bánh xe bằng thép đúc, nơi chất lượng vành lớn hơn đòi hỏi phải có lớp dày hơn, do đó làm tăng tổng trọng lượng của bánh xe. Trọng lượng của bánh xe được phân loại là khối lượng không có lò xo và sự gia tăng của nó tác động đáng kể đến các lực động thẳng đứng tác động lên bề mặt tiếp xúc giữa bánh xe và đường ray.

Các biện pháp nâng cao tuổi thọ sử dụng

Để tăng cường độ cứng của vành và kéo dài tuổi thọ sử dụng, rãnh bánh xe thường được làm nguội trong quá trình sản xuất. Tuy nhiên, đặc điểm của quá trình làm nguội giới hạn độ sâu của quá trình đông cứng. Khi độ dày vành tăng, độ cứng bên trong giảm, dẫn đến khả năng chống mài mòn kém hơn. Mặc dù tuổi thọ của bánh xe tăng theo độ dày vành nhưng tốc độ tăng này giảm dần.

Chọn độ dày vành

Từ góc độ tuổi thọ sử dụng, vành dày hơn sẽ thích hợp hơn; tuy nhiên, khi xem xét trọng lượng bánh xe và sự chênh lệch đường kính giữa bánh xe mới và bánh xe cũ, vành mỏng hơn sẽ có lợi hơn. Vì vậy, việc lựa chọn độ dày vành thể hiện sự cân bằng giữa ưu và nhược điểm, đòi hỏi phải xem xét toàn diện các điều kiện vận hành cụ thể và các yếu tố ảnh hưởng khác nhau của ô tô chở hàng. Hiện nay, độ dày vành bánh xe chở hàng đường sắt ở Trung Quốc chủ yếu bao gồm hai thông số kỹ thuật: 50mm và 65mm.