無縫鋼軌實現(xiàn)的原理

1、無縫鋼軌實現(xiàn)的原理材料1503 馬俊良 41503157一、研究動機我們生活在一個交通便捷的時代，縱橫交錯的鐵路網(wǎng)絡(luò)把祖國的廣大土地連接在了一起，人們可以方便地乘坐火車出行。特別是隨著我國高速鐵路的發(fā)展和運用，鐵路客運的速度、效率有了很大的提高。從北京到昆明，火車耗時從原來的34個小時縮短到10個小時。高鐵除了速度快，還有運行平穩(wěn)，噪音小等特點，大大提高乘坐體驗。2009 年12 月26 日武廣高速鐵路正式運營，設(shè)計時速350 千米/小時，列車在如此高的速度下運行，即使把礦泉水瓶倒置在小桌板上也不會倒，同時列車運行中完全沒有傳統(tǒng)列車的有節(jié)奏的大聲響，是什么技術(shù)會達到如此效果呢？原因在于鐵路建設(shè)

2、中使用了超長無縫鋼軌。無縫鋼軌，是將不鉆孔、不淬火的10根或20根標(biāo)準(zhǔn)鋼軌先在工廠焊接成200500米的鋼軌，人們俗稱其為“長鋼軌”，再用特別編組的運軌車運到鋪設(shè)工地，焊接成10002000米的長軌鋪設(shè)在線路上，通常稱之為“鐵路無縫線路”。從而大大減少了“軌縫”，減少了由此產(chǎn)生的噪音，讓旅客列車更加平穩(wěn)、舒適。如果沒有加工、運輸、施工方面的困難，從理論上講，“無縫線路”可以無限長。為了學(xué)習(xí)無縫鋼軌的實現(xiàn)原理，查閱了大量的資料，對問題展開了學(xué)習(xí)和研究。二、文獻綜述當(dāng)今世界各國鐵路都在大力發(fā)展無縫線路（CWRcontinuously welded rails）。所謂“無縫線路”，就是把不鉆孔、不淬

3、火的25m長的鋼軌，在基地工廠用氣壓焊或接觸焊的辦法，焊接成200m到500m的長軌，然后運到鋪軌地點，再焊接成1000m到2000m的長度，甚至更長的鋼軌，鋪到線路上就成為一段無縫線路，其特點是每段鋼軌間不留軌縫。與普通線路相比，無縫線路在其長鋼軌段內(nèi)消滅了軌縫，從而消除了車輪對鋼軌接頭的沖擊，使得列車運行平穩(wěn)，旅客舒適，延長了線路設(shè)備和機車車輛的使用壽命，減少了線路養(yǎng)護維修工作量。據(jù)有關(guān)部門方面統(tǒng)計，無縫線路至少能節(jié)省15%的經(jīng)常維修費用，延長25%的鋼軌使用壽命，并能適應(yīng)高速行車的要求，是軌道現(xiàn)代化的發(fā)展方向。無縫鋼軌是把25米長的鋼軌焊接起來連成幾百米長甚至幾千米長，然后再鋪在路基上，

4、每隔很長一段距離才會有一個軌縫，而且每個軌縫僅有11毫米，當(dāng)車輪行至兩根鋼軌接縫時，車輪踏面的一部分壓在第一根鋼軌上的同時，車輪踏面的另一部分同時壓在第二根鋼軌上了，使兩根鋼軌同時受力，使車輪平滑通過兩鋼軌接縫處，不產(chǎn)生振動，減少了噪音污染。與普通鐵軌相比，無縫鐵軌由于消除了大量鋼軌接頭，因而消除了接頭沖擊力，磨損大大減少，減少了線路損害，節(jié)省了大量原材料，線路維修可節(jié)約費用30%75%。由于鋼軌之間的無縫連接，消除了大量的軌縫，使得軌道變得平滑，行駛在無縫鋼軌上的火車更加的平穩(wěn)，提高了軌道的可靠性，因此火車的速度可以大幅度提高。為了學(xué)習(xí)無縫鋼軌的實現(xiàn)原理，查閱了大量的資料，并將它們進行歸納總

5、結(jié)，形成了本文。本文將從基本的原理出發(fā)，探究無縫鋼軌的實現(xiàn)原理，焊接方法及養(yǎng)護措施。三、研究方法和內(nèi)容3.1無縫鐵路實現(xiàn)原理概述圖2正由于鋼軌接頭被焊接,軌條變長了,線路在外界溫度變化要承受巨大的溫度力, 據(jù)測算，鋼軌溫度每改變1，每根鋼軌就會承受1.645 噸的壓力或拉力。因此鋪設(shè)無縫線路的關(guān)鍵是設(shè)法克服長鋼軌因軌溫變化而產(chǎn)生的溫度力問題。現(xiàn)在解決熱脹冷縮有兩種方法，一種是長軌節(jié)自身承受全部溫度應(yīng)力，即將無縫線路上長鋼軌的兩端用鋼軌聯(lián)結(jié)零件和防爬設(shè)備加以強制性固定，其他部分也是采用強度大的中間聯(lián)結(jié)零件和防爬設(shè)備使之緊扣于鋼筋混凝土軌枕之上，稱為鎖定線路（圖2）。鎖定時（即鋪設(shè)或維修時）的鋼軌

6、溫度稱為鎖定軌溫。當(dāng)溫度變化時，鋼軌不能自由伸縮，只能在鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，這個力是由軌溫變化引起的，叫做溫度力，它均勻地作用在鋼軌的全長上。夏天軌溫升高，鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力；冬天軌溫降低，鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。溫度力F=250·t·s（s 為鋼軌斷面積），所以溫度力產(chǎn)生的壓強只和軌溫變化t 有關(guān)?？梢?，選擇適當(dāng)?shù)逆i定軌溫，對無縫線路的強度和穩(wěn)定性具有很大影響。選擇鎖定軌溫時，應(yīng)使鋼軌在冬季和夏季所受到的最大溫度力盡量接近，一般采用稍高于本地區(qū)的中間軌溫作為鎖定軌溫比較適宜。例如，北京地區(qū)最高軌溫為62.6，最低軌溫為22.8，中間軌溫為19.9，而設(shè)計時的鎖定軌溫一般采用24

7、。另一種解決熱脹冷縮的方法是長軌節(jié)自身不承受溫度應(yīng)力，而以自動放散應(yīng)力或定期放散應(yīng)力。“應(yīng)力放散”就是在夏季或秋季，將鋼軌切個口子釋放能量，再根據(jù)公式計算出熱脹的量對鋼軌進行切割，使用拉伸機將缺口拉攏焊接，冬季采取相同方法解決冷縮問題。3.2溫度應(yīng)力及溫度力一根不受任何限制而自由伸縮的鋼軌,當(dāng)軌溫變化時,其伸縮量為:l=lt（1）式中: a鋼的線膨脹系數(shù),等于0.0000118,即每米長鋼軌,當(dāng)軌溫變化1時,鋼軌伸縮0.0000118，l鋼軌長度(米)；t軌溫變化度數(shù)()。無縫線路的鋼軌, 中間接頭被焊接,且其兩端被扣件及防爬設(shè)備扣緊、鎖定,不能白由伸縮。當(dāng)軌溫變化時, 無縫線路中部的鋼軌就無

8、法伸縮, 于是在鋼軌內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力, 根據(jù)虎克定律,鋼軌內(nèi)的應(yīng)力為:=E=Elll=lt=Eltl=Et（公斤/厘米2）（2）式中: E鋼的彈性模量, 等于2.l×106公斤/厘米3；其他符號意義同前。把、E值代人上式,則: =2.1×106×0.0000118×t25t（公斤/厘米2）（3）也就是說, 兩端固定的鋼軌, 當(dāng)軌溫升高或降低1時,鋼軌產(chǎn)生25公斤/厘米2的壓應(yīng)力或拉應(yīng)力。由于這個應(yīng)力是由軌溫變化引起的, 所以通常稱為溫度應(yīng)力。而整根鋼軌承受的由軌溫變化引起的壓力或拉力稱為溫度力。由此,一根鋼軌承受的溫度力則為:P=S=EtS=25tS（公斤）（

9、4）S為鋼軌的斷面積,各定型鋼軌的斷面積值見表1。鋼軌類型斷面積（厘米2）P5065.80P4357.00P3849.40以每米50公斤鋼軌為例，當(dāng)軌溫變化時,兩端固定的鋼軌所承受的溫度力為:P=65.8×25×t=1645t（公斤）即: 軌溫變化1時, 一股鋼軌要承受1645公斤的拉力或壓力。所以,無縫線路中的鋼軌,隨軌溫變化,要承受巨大的溫度力,這是無縫線路非常重要的一個特點,也是無縫線路設(shè)計、施工及維修養(yǎng)護工作中必須考慮的一個特殊矛盾。由于鐵路線路固定區(qū)內(nèi)的鋼軌緊固件約束并限制其熱脹冷縮，所以在此區(qū)間的鋼軌內(nèi)部必然存在相應(yīng)的縱向溫度應(yīng)力。鋼軌無法向兩側(cè)伸長，只好把這種

10、內(nèi)應(yīng)力（溫度應(yīng)力）均勻地作用在鋼軌內(nèi)部的全長上。為減小鋼軌的這種溫度應(yīng)力，鋪設(shè)時要在鋼軌處于合適的溫度時鎖定線路，一般采用當(dāng)?shù)刈罡哕墱嘏c最低軌溫平均稍高點時的軌溫來鎖定。若控制不當(dāng)，夏天溫度高時，鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生巨大的壓應(yīng)力，就會脹軌跑道；冬天氣溫低時，鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生的巨大拉應(yīng)力，就會細軌斷裂。由于這種導(dǎo)致鋼軌的變形的熱應(yīng)力，威脅到列車的運行安全，所以準(zhǔn)確、及時地掌握鋼軌內(nèi)部溫度應(yīng)力具有重要意義。國內(nèi)外的實踐證明：無縫鋼軌的鋼軌拉斷后，車輛幾乎不發(fā)生脫軌，而脹軌跑道的路段，只要車輛上去，必然脫軌，乃至顛覆。在此情況下，國內(nèi)外的做法一致，掌握不了鋼軌的溫度應(yīng)力就不惜付出巨大的經(jīng)濟代價，從產(chǎn)生脹軌跑道的

11、各種可能因素入手來解決脹軌問題。長軌的廣泛應(yīng)用，使得掌握由溫度改變和外加載荷而引起的長軌縱向應(yīng)力成為必要的任務(wù)。但上述方法都提高了鐵路建設(shè)的成本，并且有的方法對鐵路整體具有破壞性。特別是，即便采用上述方法人們?nèi)詿o法知道什么時間，什么位置的鋼軌中存在溫度應(yīng)力超標(biāo)的危險。3.3長軌溫度應(yīng)力檢測方法長軌中的溫度應(yīng)力估計，因為許多因素可能造成干擾，比如地基溫度應(yīng)力和長軌中不平均的溫度分布，僅憑外界或鋼軌的溫度及人工經(jīng)驗是很難準(zhǔn)確評估的。因此又有許多建立在鋼軌本身不同物理現(xiàn)象上的應(yīng)力測量方法也被實驗性的采用。綜合起來無縫軌道上的鋼軌實際溫度應(yīng)力的測定可分為兩大類，即應(yīng)力法和應(yīng)變法。應(yīng)力法排除不了鋼軌微結(jié)

12、構(gòu)的影響和非溫度應(yīng)力的干擾；而應(yīng)變法又超越不了傳統(tǒng)的長度精度概念上的不足。測量鋼軌應(yīng)力從采用的方法與設(shè)備上可主要分為兩類。一類是破壞性測量方法，它包括鋸切法、鉆孔法、開槽法；另一類是非破壞性方法，包括X射線法、超聲波法、磁彈性法、中子衍射法等。3.3.1破壞性應(yīng)力測定法最簡單的長軌縱向溫度應(yīng)力檢測方法是破壞性的，它是基于應(yīng)變原理。采用機械方法把含有應(yīng)力的工件一部分分離掉，使內(nèi)應(yīng)力由于釋放而引起變形，若把這種變形測量出來，再利用彈性理論進行處理，即可推算出釋放前的應(yīng)力值。用這種方法能夠大致估算出某段鋼軌中在切割前的應(yīng)力值。在鋼軌上的具體做法是，人工切割一截鋼軌，從而測量切斷處鋼軌的變形位移。一般

13、常用應(yīng)變片采集分離前后的應(yīng)變變化。在很長一段時間中，各國的鐵路部門根據(jù)實踐經(jīng)驗，在鋼軌容易出現(xiàn)應(yīng)力問題的地方采取鋸切法，將鋼軌的溫度應(yīng)力釋放掉。但這種憑經(jīng)驗進行的養(yǎng)護工作，顯然效率低下，既不準(zhǔn)確又造成浪費。3.3.2標(biāo)記法它被許多國家和地區(qū)采用。這種方法需要日積月累，將軌道方向數(shù)個標(biāo)記點的變形監(jiān)控起來。在軌道沿線，路基上和對應(yīng)的鋼軌上相隔200m做一個標(biāo)記，并作記錄。如果兩個標(biāo)記間的距離發(fā)生改變，就意味著鋼軌中有應(yīng)力變化，標(biāo)記間距離縮短表明存在壓應(yīng)力，反之為拉應(yīng)力。我國的鐵路軌溫監(jiān)測主要是采用這種靠人工定點定時測量的方法。該方法獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)密度小，占用勞動力多、測量誤差大、實時性差，因此難以

14、為鐵路養(yǎng)護作業(yè)提供及時、準(zhǔn)確、科學(xué)的決策依據(jù)。3.3.3非破壞性檢測方法隨著科技的進步，非破壞性檢測方法成為可能。無損檢測方法是建立在物理或晶體特性和應(yīng)力之間關(guān)系的基礎(chǔ)上的。因為應(yīng)力的存在，將影響到材料的物理性質(zhì)，測量這些物理性質(zhì)的變化能反饋出應(yīng)力的分布和大小。這些物理參數(shù)包括晶面間距、比容、磁性等。隨著無損檢測的發(fā)展，目前國外的科研機構(gòu)和鐵路公司都在開發(fā)采用無損檢測無縫鋼軌縱向溫度應(yīng)力的方法，測量金屬殘余應(yīng)力的工具也被用于長軌縱向應(yīng)力檢測中。例如：各種磁技術(shù)和巴森豪克噪音技術(shù)、X射線法、中子衍射法等等。磁彈性法（又稱為巴克豪森法）在八十年代到九十年代研究較多。其原理基本是：鐵磁材料內(nèi)部存在許

15、多微小的、不同取向的小磁疇。在無外界因素作用下，每個磁疇沿其極化的結(jié)晶方向取向，其總體磁化效果為零。當(dāng)有外加交變磁場或應(yīng)力作用時，磁疇沿其作用方向發(fā)生交變磁場或應(yīng)力作用時，磁疇沿其作用方向發(fā)生90º或180º反轉(zhuǎn)或使磁疇壁移動，導(dǎo)致磁疇發(fā)生一定規(guī)則的取向，這種磁疇變化過程使材料內(nèi)部產(chǎn)生一系列突變、階越式的跳躍脈沖信號，即巴克豪森信號。這種磁化過程的跳躍現(xiàn)象稱為巴克豪森效應(yīng)，每一巴克豪森跳躍在鐵磁材料表面的檢測線圈內(nèi)會形成感應(yīng)電脈沖信號，稱為巴克豪森噪聲（BN）。BN的大小除與接收線圈長度和磁化強度有關(guān)，還與跳躍產(chǎn)生的平均電流有關(guān)，而平均電流的大小與被測區(qū)域內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力有關(guān)，因

16、此巴克豪森效應(yīng)是檢測材料內(nèi)應(yīng)力的一種無損方法。3.4鋼軌溫度與鎖定軌溫由公式(2)、(4)可知,無縫線路中鋼軌的溫度應(yīng)力與溫度力的大小與軌溫變化有直接關(guān)系。所以,鋼軌溫度就成為設(shè)計、鋪設(shè)和維修無縫線路的重要技術(shù)資料。影響軌溫的因素比較復(fù)雜, 它不但受天氣變化、風(fēng)力大小、日照程度影響,而且還受地形、線路方向與測量條件影響。根據(jù)多年的觀測資料,一般認(rèn)為最高軌溫比當(dāng)?shù)刈罡邭鉁馗?0,最低軌溫與當(dāng)?shù)刈畹蜌鉁叵嗤，F(xiàn)場一般用半導(dǎo)體點溫計側(cè)量軌溫。當(dāng)用普通溫度計測量軌溫時,應(yīng)把溫度計置于軌頂上, 使水銀球與軌頂面接觸,并用砂子埋蓋,過10分鐘后再量取軌溫讀數(shù)(但用此法時,因軌溫與砂的質(zhì)量關(guān)系很大,量得的軌

17、溫讀數(shù)往往不太準(zhǔn)確)。當(dāng)然也可用短軌和普通水銀溫度計做成專門測量軌溫的溫度計。如前所述,無縫線路鋼軌的溫度力和溫度應(yīng)力大小與軌溫變化度數(shù)有關(guān)。所謂“ 軌溫變化度數(shù)”是指計算溫度力時的軌溫與無縫線路兩端固定(也叫無縫線路鎖定)時的軌溫差數(shù)。無縫線路的鎖定是通過擰緊無縫線路兩端扣件和擰緊按設(shè)計安置的防爬設(shè)備實現(xiàn)的, 在鎖定時的軌溫, 叫“鎖定軌溫”。選擇無縫線路的鎖定軌溫是一件十分重要的工作。設(shè)計無縫線路時采用的設(shè)計鎖定軌溫, 通常是在保證無縫線路的強度與穩(wěn)定的條件下由計算確定的, 即這樣的鎖定軌溫要保證無縫線路在冬天鋼軌不被拉斷, 在夏天不發(fā)生脹軌跑道事故。考慮到施工的困難, 在保證無縫線路強度

18、與穩(wěn)定的條件下, 允許實際鎖定軌溫在設(shè)計鎖定軌溫士5范圍內(nèi)變化。一般算得的設(shè)計鎖定軌溫比最高、最低軌溫的平均值(中間軌溫)要高一些。例如: 北京地區(qū), 最高軌溫62.6 ,最低軌溫一22.8,其中間軌溫t為:t0=tmax+tmin2=62.6-22.82=19.9（）根據(jù)強度與穩(wěn)定性檢算, 北京地區(qū)設(shè)計鎖定軌溫采用24,實際鎖定軌溫為19-29。為減少無縫線路脹軌跑道的危險性,在不影響線路強度的條下,可適當(dāng)提高鎖定軌溫。如最近北京鐵路局要求木枕線路鎖定軌溫應(yīng)為23-29，鋼筋混凝土軌枕線路應(yīng)為21-31。在無縫線路的維修養(yǎng)護工作中,要注意不要隨意改動原來合理的鎖定軌溫,以免冬、夏季時鋼軌承受

19、過大的溫度力。由式(2)、(4)可以看出,鋼軌內(nèi)的溫度應(yīng)力和溫度力的大小與鋼軌長度無關(guān), 這是無縫線路可以鋪設(shè)的理論根據(jù)石也就是說) 二從理論上講, 無縫線路的鋼軌可以無限長, 但考慮到施工方便及在道岔、大型橋隧設(shè)備和自動閉塞區(qū)段必須斷開鋼軌的要求, 我國鋪設(shè)的無縫線路一般長100,0米-200,0米(也有800米-1,000米的)。通常在焊軌工廠用氣壓焊或電阻焊的方法將鋼軌焊接成125250米的軌條,運到現(xiàn)場后, 再用鋁熱焊焊接成需要的長度,然后鋪在線上。3.5無縫鋼軌脹軌原因分析在進行線路大修的破底清篩操作時，軌道應(yīng)力增加，進而導(dǎo)致軌溫上升，當(dāng)軌溫大于鎖定軌溫10時，線路的穩(wěn)定性遭到破壞，

20、無縫線路將發(fā)生脹軌。具體表現(xiàn)：一是清篩后補充石碴不足，脹軌鼓出處枕木頭外碴肩寬度少于0.3m，使道床橫向阻力減小。二是接頭扭力矩不足，少于 900N·m，使接頭阻力減少。三是彈條扣件扭力矩普遍低于100N·m，使軌道框架剛度的節(jié)點扭矩減小。道床進行大修時維持道床穩(wěn)定的各種因素都將遭到破壞，在對道床進行清篩作業(yè)時，道床的橫向阻力值只有施工前的 30%，即使在施工一周之后也只有穩(wěn)定狀態(tài)的50%，這必然導(dǎo)致道床的穩(wěn)定性下降。在進行抬道作業(yè)時必然導(dǎo)致軌道的形變，加之人工施工造成的石碴不均勻情況，當(dāng)有重型列車通過時軌道將產(chǎn)生波浪形的形變。以上兩種施工無論怎樣操作都將使導(dǎo)軌的穩(wěn)定性大大

21、降低，抵御各種風(fēng)險的能力也將大大降低。在線路中如果中間軌溫低于鎖定軌溫，在溫度較高的季節(jié)里，軌道中溫度壓力的峰值將出現(xiàn)在伸縮區(qū)域和固定區(qū)域的交界區(qū)域附近，這個壓力的峰值也將對軌道的穩(wěn)定性造成較大的影響。鎖定軌溫的變化具有普遍性和單項性的特點。在對道床進行施工之后，實際鎖定溫度低于一定值時，將極有可能造成脹軌及跑道等問題，如不進行必須的防護措施，將使得列車無法正常運行。脹軌和跑道大多發(fā)生季節(jié)交換的時候，這與鎖定軌溫的降低也是有密切關(guān)系的。造成鎖定軌溫降低主要有鋪設(shè)的原因、維修的原因和鋼軌塑性碾長等原因。如果各種對線路穩(wěn)定性造成影響的因素出現(xiàn)在同一區(qū)段內(nèi)，則這些不利因素將相互作用，此時線路將極有可

22、能產(chǎn)生脹軌及跑道等問題。3.6克服鋼軌溫度應(yīng)力的方法為了避免線路脹軌變形，從加強軌道的穩(wěn)定性入手，加重、加密軌枕，加寬、加高道床（包括加寬路基），加強扣件的扣壓力，設(shè)計時有意識地減小鋼軌地壓應(yīng)力（即放大放寬鋼軌的拉應(yīng)力），天熱時不作業(yè)，天熱時加班巡道等等。同時，一部分鐵路公司要求在夏季降低列車的行駛速度，以便減小行駛中帶給鋼軌的動載荷。另外一種減小脹軌變形危險的方法是割掉一小段鋼軌，釋放應(yīng)力后再焊接起來。更有甚者，對不放心的路段進行盲目的、無休止的使鋼軌往長的方向“放散”，即往增加鋼軌拉應(yīng)力的方向“放散”，卻往往不考慮鋼軌長期超應(yīng)力造成的過早疲勞和拉斷等問題，唯一考慮的是全力以赴，確保不脹軌。

23、盡管如此，無縫鋼軌的脹軌和列車的脫軌顛覆，國內(nèi)外仍然時有發(fā)生。3.7無縫鋼軌的焊接方法經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)長度工具軌的發(fā)展、長軌條的換鋪以及無縫鋼軌的焊接，從而形成了跨區(qū)間換鋪無縫線這門技術(shù)。鋼廠軋制好的100m 標(biāo)準(zhǔn)軌在焊軌廠焊接成500m的長軌條，然后用長軌專用運軌車運輸至鋪設(shè)區(qū)段，在現(xiàn)場用接觸焊將各段長軌條焊接成設(shè)計單元軌節(jié)；原路基先鋪設(shè)工具軌，鋪設(shè)長軌條時將工具軌拆下?lián)Q上新軌，在設(shè)計鎖定軌溫范圍內(nèi)進行鎖定焊聯(lián)，成為跨區(qū)間無縫線路。無縫鋼軌的焊接方法主要有閃光焊、氣壓焊、電弧焊三種，它們是實現(xiàn)無縫鋼軌單元軌之間無縫連接、消除軌縫的重要焊接方法。閃光焊焊接原理是：先利用電流通過某一電阻時所產(chǎn)生的熱量為

24、熱源，將待焊鋼軌的端頭熔化，然后施加頂鍛力迫使焊面進行擠壓，從而達到將兩根鋼軌焊接在一起的目的。這一過程所產(chǎn)生的熱量可以根據(jù)下式進行計算：Q=KI2Rt式中Q進行焊接時兩根待焊鋼軌接觸面上產(chǎn)生的熱量，單位：J； K為一個換算系數(shù)，通常取 0.24 ； I通過兩根待焊鋼軌接觸面的電流，單位：A； R兩根待焊鋼軌接觸面的接觸電阻，單位：； t兩根待焊鋼軌接觸面的接觸時間，單位：S。當(dāng)兩根待焊鋼軌進行通電接觸時，會產(chǎn)生熱量。當(dāng)產(chǎn)生的熱量較小時屬于電阻接觸焊；當(dāng)產(chǎn)生的熱量較大時屬于閃光接觸焊。從微觀上觀察兩待焊鋼軌的接觸面是凸凹不平的，存在著很多凸點。因此，當(dāng)鋼軌端部由于電流流經(jīng)電阻產(chǎn)生熱量時，鋼軌端

25、部迅速被加熱，并且那些凸點優(yōu)先被加熱燒化，形成金屬“過梁”。進一步加熱，“過梁”加速，“爆炸”形成金屬火花從鋼軌間隙中射出，這就是閃光。隨著鋼軌端部溫度的提高，閃光就會愈來愈激烈，在閃光加熱過程中，鋼軌端部逐漸達到熔化溫度。在高溫下，同時迅速施加足夠大的頂鍛力，在該頂鍛力的作用下，鋼軌相接觸的端面間，就會產(chǎn)生塑性變形再結(jié)晶過程，使兩根鋼軌連接成為一個整體，形成焊接接頭。鋼軌氣壓焊焊接原理：鋼軌氣壓焊實質(zhì)上屬于鍛焊，使用壓接機將兩根待焊鋼軌進行固定夾緊，然后利用氧氣和乙炔燃燒產(chǎn)生的火焰對兩根鋼軌緊密貼合的清潔端面進行加熱，加熱至塑性狀態(tài)，當(dāng)金屬原子具有足夠的“活化能”，能夠穿過貼合面互相急劇地擴

26、散時，立即對貼合面施加頂鍛壓力。高溫高壓下施加足夠大的擠壓頂鍛力，將兩根待焊鋼軌間的距離縮短到原子之間的相互作用半徑，達到分子間的金屬鍵連接，完成重結(jié)晶，從而可以使兩根待焊鋼軌牢固地焊接在一起，得到鍛態(tài)金屬組織的鋼軌接頭焊縫。焊條電弧焊的焊接回路由弧焊電源、電纜、焊鉗、焊條、電弧和焊件組成。焊條電弧焊主要設(shè)備是弧焊電源，它的作用是為焊接電弧穩(wěn)定燃燒提供所需要的、合適的電流和電壓。焊接電弧是負載，焊接電纜連接電源與焊鉗和焊件。電弧焊的焊接原理是：分別以電焊條或電焊絲與待焊鋼軌作為兩個電極連接，然后再將電焊條或電焊絲與待焊鋼軌的端面接觸時所產(chǎn)生的瞬間電弧電熱將鋼軌的端面金屬熔化，在液態(tài)金屬冷卻后形

27、成對焊接頭，將兩根待焊鋼軌焊接在一起。該種焊接方法屬于熔化焊方法的一種。3.8無縫線路的養(yǎng)護(1)具體線路的維護和養(yǎng)護工作分別進行作業(yè)。大修段進行大型的維修作業(yè)比如起道、撥道、整形等等；平常的小問題以及維修作業(yè)等主要由工務(wù)段進行負責(zé)。依有關(guān)部門的規(guī)定，在制定工務(wù)段編制下達全年生產(chǎn)計劃。 (2)各個工區(qū)之間的計劃維修計劃和養(yǎng)護計劃一定要根據(jù)線路狀態(tài)和軌道溫度等的特性進行安排計劃和維修任務(wù)，尤其注意單元節(jié)的焊接問題。(3)依據(jù)相關(guān)規(guī)定，在平時的養(yǎng)護和小型的維修作業(yè)的過程中可根據(jù)具體情況，考慮進行起道作業(yè)時的作業(yè)量等情況運用搗墊結(jié)合法。并且嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)條款的規(guī)定。(4)在進行撥道時作業(yè)，考慮軌道的情

28、況，并且嚴(yán)格掌握其作業(yè)條件。根據(jù)現(xiàn)場實踐來講在 l0-15范圍之間就可以作業(yè)，進行撥道時應(yīng)該堅決禁止以此將各個枕頭道床扒開。結(jié)束拔道后進行土石的夯實工作。 (5)春秋季節(jié)適合進行混凝土軌枕以及件涂油作業(yè)，應(yīng)充分考慮其特點運用“隔二松一法,力圖在“全、正、靠、潤、緊”等幾個字上下功夫,同時兼顧小方向和不良軌距的問題，做到今日事今日畢，堅決不拖沓，緊密而有序的進行工作。 (7)夏季和秋季適合成段清篩道床的作業(yè)，并且鎖定的軌道溫度的范圍為+15、一20，在進行完逐孔倒篩工作后,緊密安排做好回填夯實工作。對于相鄰的地段不能同時進行成段清篩道床及成段扣件涂油作業(yè)，二者應(yīng)有一定的時間間隔。(8)每年春夏交

29、接和夏秋交接的時間可以進行軌道縫隙和接頭螺栓的加緊工作。同時全面檢查軌道中各個部件的工作情況必要時進行更換。(9)對于軌道的接頭處進行定期檢查，并且時間間隔安排緊密；對于在例行檢查中出現(xiàn)的種種嚴(yán)重情況以及比較特殊的情況，應(yīng)該按照相關(guān)規(guī)定進行排除以及維修。重點監(jiān)控各種接頭處，切實做好這些地方的養(yǎng)護、維修以及檢查工作，保持接頭處的各種部件良好長期運行；鋼軌連接處的焊接點等等都是檢查的重點，一旦出現(xiàn)危害情況，應(yīng)及時打磨以及其他的必要的工作等。 (10)對于在應(yīng)用專業(yè)設(shè)備進行探傷是發(fā)現(xiàn)的鋼軌的嚴(yán)重設(shè)備時，應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)檢查發(fā)現(xiàn)鋼軌或焊縫重傷時,應(yīng)及時進行切除和更換但其長度應(yīng)保持在50一60mm 的范圍，可采用重焊技術(shù)進行修復(fù)，即首先用鋼軌拉伸器拉開鋼鐵軌道進行重新焊接，焊縫斷裂在一定的小范圍之內(nèi)也可采用此法進行修復(fù)。四、討論與結(jié)論通過資料的查閱和閱讀，我對無縫鋼軌的實現(xiàn)原理有了深入的了解。無縫鋼軌，就是把傳統(tǒng)的25m長的鋼軌，通過氣壓焊或接觸焊的辦法，焊接成200m到500m的長軌，然后運到鋪軌地點，再焊接成1000m到2000m的長度，甚至更長的鋼軌，鋪到線路上就成為一段無縫線路，每隔很長一段距離才會