Không phải cụ ạ. Tôi nhắc lại đây là vấn đề an toàn chạy tàu với tốc độ 350km/h sau khi cho tàu chở hàng nặng chạy lên.
Cụ hãy xem bộ bánh xe tàu 350km/h:
View attachment 8761917
Nó rất nhỏ và mảnh, với mục đích giảm tối đa ma sát với mặt ray. Với diện tích tiếp xúc nhỏ như vậy và tốc độ vận hành quá lớn, không thể cho phép bất cứ một sai lệch nào nếu không muốn gây ra thảm họa. Cho nên tuyệt đối không thể chạy tàu hàng nặng lên đường 350km/h dù chỉ 1 lần, nếu sau đó còn muốn giữ tốc độ 350km/h.
Cụ nhầm lẫn rất cơ bản.
Độ phức tạp trong hành vi / thuộc tính của ma sát thuộc về cấp nguyên lý thứ nhất (first principle/
ab initio), mà trong toán học người ta gọi là tiên đề (
axiom) hay định đề (
postulate), nên không thể đặt ra các công thức tính toán bằng cách dựa vào các tiên đề/định đề có sẵn trong vật lý mà chỉ có thể xác định gần đúng dựa theo thực nghiệm.
*
Thang vĩ mô (như đối với các vật thể mà chúng ta nhìn thấy được bằng mắt thường): Các định luật sau đây là chính xác.
a) Định luật Amontons thứ nhất: Lực ma sát tỷ lệ thuận với áp lực (lực trực giao, thành phần lực vuông góc với mặt phẳng tiếp xúc).
b) Định luật Amontons thứ hai: Lực ma sát không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc biểu kiến (apparent contact area).
c) Định luật Coulomb về ma sát: Lực ma sát động không phụ thuộc vào vận tốc trượt.
*
Thang vi mô (như ở cấp độ nguyên tử, nơi các quy luật vi mô chiếm ưu thế):
Hành vi của ma sát ở thang vi mô thì có sự khác biệt, như nó phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc thật sự - real contact area (xem:
https://link.springer.com/article/10.1023/A:1019173404538,
https://www.nature.com/articles/s41598-021-99909-2), với khái niệm nhú gồ ghề -
asperity, được sử dụng để có phương trình Archard tính độ mài mòn trượt theo tải trọng trực giao, khoảng cách trượt và độ cứng của vật liệu mềm hơn khi hai vật thể tiếp xúc trượt lên nhau.
Tuy nhiên chúng ta không cần đề cập tới các thuộc tính ở thang vi mô vì hệ thống tiếp xúc bánh xe - thanh ray thuộc thang vĩ mô. Như vậy trong điều kiện đoàn tàu đỗ trên đường ray nằm ngang hoàn hảo thì nó chịu ma sát tĩnh F(ms tĩnh) = K(tĩnh) * mg, với m là khối lượng đoàn tàu, g là gia tốc rơi tự do, K(tĩnh) là hệ số ma sát tĩnh, được xác định bằng thực nghiệm. Với hệ thống tiếp xúc thép - thép (khô và sạch, trong phòng thí nghiệm) thì K(tĩnh) khoảng 0,74-0,80. Khi hệ thống thép - thép này có sự dịch chuyển trượt ngang thì ma sát tĩnh biến mất và xuất hiện ma sát trượt/ma sát động F(ms trượt) = K(trượt) * mg. K(trượt) của hệ thống thép - thép này khoảng 0,42-0,62. Lưu ý rằng K(trượt) không phải luôn luôn nhỏ hơn K(tĩnh) mà có một số ngoại lệ với quy tắc này. Trong thực tế, do tác động của hơi ẩm, bụi, cát, muối, dầu v.v… thì K(tĩnh) của hệ thép - thép chỉ khoảng 0,30-0,50; và trong điều kiện được bôi trơn chỉ còn 0,005-0,23. Tất nhiên là không ai bôi dầu/mỡ lên ray/bánh xe cả, nhưng vành bánh xe/mặt bích (flange) thì được bôi trơn bằng dầu/mỡ/tấm dính bôi trơn LCF để giảm ma sát trượt khi nó bị tiếp xúc với thành bên của đầu thanh ray vì chạy vào đoạn uốn cong hay do bị thiếu độ ổn định lắc ngang (yaw).
Khi vật chuyển động theo kiểu lăn như bánh xe lăn trên thanh ray thì nó chịu các tổn thất năng lượng do độ trễ + biến dạng dẻo + độ trượt. Hai thành phần đầu là độ cản lăn/ma sát lăn, thành phần cuối là độ cản trượt. Độ cản lăn cũng phụ thuộc vào lực trực giao, với hệ số cản lăn K(lăn) của hệ thép - thép khoảng 0,0003-0,0004, còn của hệ bánh xe gang - ray thép khoảng 0,0019-0,0065. Công thức thực nghiệm gần đúng cho hệ bánh gang - ray thép này là K = 0,01490532/căn bậc 4 của (tải trọng, tính bằng Newton * bình phương đường kính bánh xe, tính bằng mét). Công thức này cho thấy tải trọng tăng lên thì hệ số cản lăn lại giảm ở mức theo căn bậc 4.
Một tài liệu dành cho các cụ tìm hiểu về cơ học tiếp xúc hệ thống bánh xe - thanh ray có tại đây (
https://backend.orbit.dtu.dk/ws/portalfiles/portal/5809400/imm2479.pdf, New developments in the theory of wheel/rail contact mechanics).
Khi tàu chạy ở tốc độ cao thì lực cản động lực học và ma sát lớp vỏ (đều tỷ lệ với bình phương vận tốc) do vật thể chuyển động trong chất lưu là không khí trở lên đáng kể và phải tính tới các giải pháp giảm thiểu chúng.
Vì thế, để giảm ma sát người ta có các giải pháp sau:
* Giảm tải trọng lên bánh xe bằng việc sử dụng các vật liệu nhẹ, như hợp kim nhôm, nhựa, vật liệu composit v.v. để giảm trọng lượng toa tàu.
* Sử dụng các hệ thống giá đỡ/giá treo đặc biệt để giảm tiếp xúc giữa bánh xe và thanh ray.
* Sử dụng các công nghệ đánh bóng bề mặt tân tiến để làm tăng độ nhẵn bề mặt của đầu thanh ray và của bề mặt tiếp xúc với ray của bánh xe (tread).
* Sử dụng thiết kế động lực học và các loại sơn phủ nhẵn/bóng để giảm lực cản động lực học và ma sát lớp vỏ.
như Trung Nam mua một mớ thiết bị thi công điện gió rồi làm cái cạch, thiết bị để không. Nếu cụ nào tài giỏi chế luôn cái máy đó thì tốt, em thấy nguyên lý máy thi công đường sắt phần trên cũng không khó lắm
