为什么钢轨的接缝处要留一点空隙?

你仔细看过行驶火车的钢轨吗?如果你很细心,就会发现在两条钢轨衔接的地方,都有一点空隙。这个空隙称为“轨缝”。也许你会想:为什么要留出这点空隙呢?怪不得我们乘火车的时候,总是不断听到车轮撞击轨缝发出的那种叫人厌烦的“咯噔,咯噔”的声音。

1825年,英国铺设的第一条铁路用的钢轨,是一根连一根地焊接在-起的。这种钢轨到了炎热的夏天就受热膨胀,会七歪八扭,左右弯曲,甚至还会朝上拱起;而到了天寒地冻的冬季,钢轨受冷收缩,竟会冻裂成几段。

金属的热胀冷缩,看来好象变化很小。但是积累起来,就不是一个小数目。用精密的仪器测定,钢轨温度每增减1C,每一米钢轨就伸缩0.000118米。假如在一年气温变化中,钢轨的温度上下相差80°C,那么对于1000公里长的铁路来说,就要增长1000000米x 0.0000118x 80= 944米。这样,一条铁路,原来平平整整铺在枕木上,一旦长出那么一大截来,长到哪里去呢?只能互相挤轧,结果就是上面所说的:不是扭曲,就是拱起。

人们接受这个教训以后,再不象过去那样,把钢轨一根紧接一根地焊在一起了,而是象我们通常看到的那样,把每根钢轨用鱼尾板和螺栓连接起来,中间留有适当的轨缝,让钢轨有伸缩的余地。每根钢轨越长,需要的轨缝也就越大。

但是为了保证行车安全,轨缝不允许太大,一般不能超过11毫米。因此常见的钢轨的长度一股为12.5米或25米。

轨缝虽然解决了钢轨热胀冷缩的问题,却给列车的运.行带来了不少害处。由于轨缝的存在,使列车行驶时产生剧烈的震动,发出“咯噔咯噔”的噪声,不仅影响旅客的休息,丽且因为车轮和钢轨的端部不断冲击,轨缝处就产生凹陷现象,使车轮和钢轨的使用寿命大大降低,给养护工作带来了很大的困难。据统计,养护一条铁路,花在接头上的费用要占养护线路全部费用的40%左右。就钢轨破损来说,60%是发生在接头处。因此,轨缝就成了铁路上的一害,长期以来,许多人想方设法,想要改进钢轨的接头方法。

近年来,由于发明了把钢轨强制锁定在枕木上的弹性扣件和防爬设备,采用了特殊稳定的道未以后,出现了用长钢轨铺设成的无缝线路,使轨缝产生的危害得到了初步的解决。

无缝线路实际上也是有缝的。只不过是把每根钢轨的长度增加到125米或250米。把长钢轨铺放到工地上以后,又把几根这样的长轨焊接在一起,成为1公里到2公里长的轨线。再装好特制的弹性扣件和防爬设备。显而易见,无缝线路的接头数目比普通线路的接头数目大大减少;无缝线路1公里或2公里才有一个接头,而普通线路每公里差不多要有80个接头。自然,旅客听到的“咯噔”声也大为减少,甚至已经忽略不注意了。

材料热胀冷缩的特点,虽然有时给我们带来麻烦,但是,只要我们掌握了它的规律,还是能替我们服务的。例如机器的转轴在转动部分磨损较快,如果把整根轴换掉又太可惜,有时采用套轴套的办法。在套的时候,就是根据金属热胀冷缩的原理,把套上去的轴套孔比轴做得小一些,让它烧热膨胀后套上去,冷却以后就能紧紧地包在轴上,永远不会脱掉。在制造大型曲拐轴的时候,也常采用这种套接方法。相反,在架设高压线或是其他架空线的时候,都要保持电线有一定的弧形下垂,绝对不能拉得很紧,否则,在低温时,就会绷断。

(杨谋)


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