Vetergang, wat veroorzaakt het slingeren?

[Benelux795]

Het is een symmetrische geometrie; dus tegenoverliggende wiel is gespiegeld. En alleen zeggen dat de praktijk anders is, is mijns inziens een weinig bevredigend antwoord voor de parameters die relevant zijn bij het fenomeen vetergang; je moet ergens beginnen... de theorie en die zegt denk ik dat het kantelen van de railstaaf weinig uit maakt als het contactvlak gelijk blijft; als het loopvlak daardoor 'steiler' wordt,  zal het denk ik eeb stijver gedrag geven; frequentie wordt hoger. Als het contactvlak verder naar binnen komt te liggen, zal het ook een ander gedrag geven. Maar er werd alleen gegeven: kantelen van de rails.

[Klaas Zondervan]

..... de theorie en die zegt denk ik dat het kantelen van de railstaaf weinig uit maakt als het contactvlak gelijk blijft;

Dat is nou net de clou. Het contactvlak wordt groter doordat het wiel meer op het vlakkere deel van de railkop drukt. Bovendien wordt het gewicht meer naar het midden van de rail verplaatst, wat gunstiger is voor de slijtage. Als de wielen te veel op de rand van de railkop drukken bestaat de kans dat die gaat afschilferen.

[Benelux795]

Maar dat was mijns inziens niet de vraag: het gaat hier over vetergang, en mijn reactie was dat kantelen van de rails in theorie niet van invloed is als de positie van het contactvlak (op het wiel!) gelijk blijft. Als de railkop zeg maar onder het loopvlak door draait, zoals ik schetste, maakt dit voor vetergang niets uit omdat loopvlakdiameter dus niet veranderd. Hieronder versimpeld en overdreven geschetst.



Maar wel dank voor de info dat rails blijkbaar bewust naar binnen gekanteld; ik snap de reden, maar wist dit niet.

[Benelux795]

Maar wellicht kan je dit dan ook uitleggen: waarom zou het gustig voor slijtage zijn dat het gewicht naar het midden van de rails verplaatst?

Oveirgens is de eerder genoemde 1:20 voor goederenwagons en 1:80 voor rijtuigen dan ook opvallend. Als ik een willekeurig Prorail-profiel pak, zie je dat een 1:80 wiel bij verticale spoorstaaf al binnen de grootste radius 300 rijdt. Als de rails naar binnen wordt gekanteld met een blijkbaar gangbare 1:20, rijdt het rijtuigwiel zelfs aan de buitenzijde van de grootste radius van het loopvlak op de spoorstaaf. Een goederenwagon rijdt dan weer wel netjes op het loopvlak. Nou kan ik mij voorstellen dat goederentreinen de grootste aslasten geven, dus dat het hierop wordt ingericht; en dat verklaart wel de eerder genoemde hondekop!   

[Benelux795]

Mooi man, theorie... 

[Klaas Zondervan]

Maar wellicht kan je dit dan ook uitleggen: waarom zou het gustig voor slijtage zijn dat het gewicht naar het midden van de rails verplaatst?

Volgens mij heb ik dat al genoemd. Omdat de railkop in het midden vlakker is, is het contactvlak groter, dus de druk per vierkante millimeter kleiner. Een grote druk op de rand van de railkop kan deze laten afschilferen. En dat is niet alleen theorie, maar ook praktijk.

Het verschil tussen goedenrenmaterieel en reizigersmaterieel (1:20 vs. 1:80) is volgens mij ook iets van de laatste tijd. Vroeger was het allemaal 1:20. Daarom zijn de spoorstaven ook met een helling van 1:20 gekanteld.
Behalve in wissels, daar staan de spoorstaven rechtop.

[Benelux795]

Omdat de railkop in het midden vlakker is, is het contactvlak groter, dus de druk per vierkante millimeter kleiner. Een grote druk op de rand van de railkop kan deze laten afschilferen. En dat is niet alleen theorie, maar ook praktijk.

Dan moet je niet zeggen dat het goed is dat het gewicht naar binnen verplaatst, maar dat het contactvlak naar binnen verplaatst.. 
En wat je beschrijft over gewicht en contact oppervlak is theorie ; maar goed dat de praktijk uitwijst dat de theorie klopt En helemaal eens met dit verhaal; maar mijn punt was dat het kantelen van de spoorstaaf an sich, als het contactunt op het wiel en omloopdiameter gelijk blijft, geen invloed heeft op vetergang. Overigens wordt bij dergelijk contacten niet meer van drukken gesproken, maar van (Hertze) contactspanningen.

[Benelux795]

Ben wel benieuwd wat de gedachte achter de 1:80 dan is; zeker als je daarmee bijna op buitenkant van gekantelde spoorstaven gaat lopen.. Overigens nogmaals dank voor het leermoment dat rails naar binnen is gekanteld; leuk om te weten.

[Peter Kleton]

Hoi Klaas ,
Het boek waaruit ik die info haalde over de coniciteit van het wiel is van 1965, 
 Je zou kunnen denken dat het anno 2021 anders is door voortschrijdend inzicht .....
 
 Dat de railstaaf niet gekanteld is in wissels  veroorzaakt dan ook een andere loop van het wielstel.
Op een excursie van de NVBS bij de Firma Kloos ,Kinderdijk  ("We are close to you ") werd ons verteld ,dat zij (Wisselbouwers ) kans hadden gezien dat op te lossen.
Ik heb die wissels toen wel gezien ,maar niet gekeken of ze mss een beetje scheef stonden. 

Peter

[Benelux795]

Denk dat spoorstaaf-wiel contact theorie al heel lang bekend is. Kan mij ook voorstellen dat de belangen anders zijn; nu monteer je wellicht zachtere wielbanden en accepteer je wellicht meer slijt, als je daardoor minder klachten over geluidsoverlast krijgt van omwonenden van spoorlijnen en stations..  Ik noem maar iets.

[72sonett]

... Als de rails naar binnen wordt gekanteld...

De spoorbreedte is de afstand tussen de koppen van de rails. Als de rails scheef naar binnen staat, moet de afstand tussen de flenzen iets groter worden.
In jouw onderste tekening teken je alleen de kop iets naar binnen, dan zou de spoorbreedte kleiner (te klein) worden.

Bij 1:20 voor zowel loopvlak als rail staan ze loodrecht op elkaar.

[Benelux795]

In de schtes heb ik het wiel zo gekanteld, dat het contactvlak bij 1:20 haaks op het loopvlak van het 1:80 wiel staat. Wat de uiteindelijke spoorbreedte wordt en de onderlinge astand van de contactvlakken is afhankelijk op welke breedte de rails op de biels is gemonteerd... En ik zie niet zo snel waarom de afstand tussen de flenzen dan groter moet worden? 

[Benelux795]

Het loopvlak is cilindrisch, met verschillende radii; om de grootste ronding, kan ik de spoorstaaf binnen bijna 4 graden ongestraft roteren zonder dat geometrie contactvlak veranderd. Moet ik alleen de voet van de rails iets verder uit elkaar zetten. En het roteren levert mij meer of minder speling tussen zijkant railkop en flens op; allemaal ontwerpkeuzes en praktische afwegingen, maar voor gedrag vetergang maakt het niets uit. Coniciteit van het wiel 1:20 of 1:80, dat dan weer wel..

[72sonett]

...ik zie niet zo snel waarom de afstand tussen de flenzen dan groter moet worden?

bij 1:20 staan de Y-assen van de rails onder een hoek van 0,05° naar binnen. De spoorbreedte is de afstand tussen de koppen. De flenzen moeten dan dus wel verder uit elkaar staan dan bij verticale rails.

Anders gezegd; de afstand tussen de Y-assen onder op de flenzen gemeten is groter dan die afstand gemeten op de koppen.

[Benelux795]

1:20 is bijna 3 graden; 2,9 om precies te zijn. En zie hieronder: als de spoorstaven symmetrisch 2,9 graden naar binnen worden gekanteld om het midden van het loopvlak, zet je spoorstaaf toch 0.77mm verder naar binnen als je een gelijke spoorbreedte wilt houden? Ik zie niet waarom de flenzen dan verder uit elkaar moeten..?