Le ruote dei treni sono componenti fondamentali dei veicoli ferroviari e le loro prestazioni influiscono direttamente sulla sicurezza operativa. Le ruote non solo sopportano le forze dinamiche verticali e laterali e l'attrito tra la ruota e il binario, ma sopportano anche il carico termico durante la frenata, svolgendo molteplici funzioni come il carico, la guida, la trasmissione della forza frenante e la trazione.

L'importanza del bordo

Il cerchio è la porzione di spessore radiale della ruota che garantisce una resistenza sufficiente all'interno del battistrada facilitando al tempo stesso la manutenzione. Lo spessore del cerchio si riferisce tipicamente allo spessore di un nuovo cerchio e la determinazione se una ruota in servizio viene rottamata si basa sullo spessore rimanente del cerchio. La differenza tra lo spessore del nuovo cerchio e il limite di rottamazione è detta spessore di usura effettivo. Un cerchio più spesso consente uno spessore di usura effettivo maggiore ma aumenta anche il peso della ruota. Maggiore è lo spessore di usura effettivo, maggiore è la durata della ruota, con conseguente maggiore differenza di diametro tra le ruote nuove e quelle vecchie.

Qualità del cerchio e prestazioni della ruota

La qualità del cerchio costituisce una parte significativa del peso complessivo della ruota, determinandone in larga misura le prestazioni. Ciò è particolarmente vero per le ruote in acciaio fuso, dove una qualità del cerchio maggiore richiede un nucleo più spesso, aumentando di conseguenza il peso totale della ruota. Il peso della ruota è classificato come massa non sospesa e il suo aumento ha un impatto significativo sulle forze dinamiche verticali che agiscono sull'interfaccia ruota-rotaia.

Misure per migliorare la durata di servizio

Per aumentare la durezza del cerchio e prolungarne la durata, il battistrada della ruota viene generalmente sottoposto a tempra durante la produzione. Tuttavia, le caratteristiche del processo di tempra limitano la profondità di indurimento. All’aumentare dello spessore del cerchio, la durezza interna diminuisce, determinando una minore resistenza all’usura. Sebbene la durata di vita di una ruota aumenti con lo spessore del cerchio, la velocità di questo aumento diminuisce.

Selezione dello spessore del bordo

Dal punto di vista della durata è preferibile un bordo più spesso; tuttavia, se si considera il peso della ruota e la differenza di diametro tra ruote nuove e vecchie, un cerchio più sottile è vantaggioso. Pertanto, la scelta dello spessore del cerchione presenta un equilibrio tra pro e contro, che richiede una considerazione completa delle condizioni operative specifiche e dei vari fattori che influenzano i vagoni merci. Attualmente, lo spessore del cerchione per le ruote dei vagoni merci ferroviari in Cina comprende principalmente due specifiche: 50 mm e 65 mm.