加装轮轨润滑器对机车轮对进行润滑

加装轮轨润滑器对机车轮对进行润滑

发表时间：2019-04-02T16:51:17.777Z 来源：《基层建设》2019年第1期作者：任春海1 陈博2

[导读] 摘要：为解决轮、轨磨损问题，从上世纪60年代以来已经进行或正在开展多方面的科学研究工作，如采用高强度钢轨、轮轨合理匹配，调整线路几何参数等，有些已取得成果。

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摘要：为解决轮、轨磨损问题，从上世纪60年代以来已经进行或正在开展多方面的科学研究工作，如采用高强度钢轨、轮轨合理匹配，调整线路几何参数等，有些已取得成果。为更有效地改善轮轨严重磨损状况及节约牵引动力，获得更大的经济效益，必须从摩擦学角度，研究与发展轮轨润滑技术。

关键词：轮轨润滑器；对机车轮；润滑；

在机车转向架上加装轮轨润滑器，由机车速度表提供电信号，定距离对轮对进行喷脂、润滑，机车轮对磨耗明显减小，降低了机车脱轨倾向，提高了行车安全性。

1 轮轨润滑器的选型

1.距离转换成电信号。为了定距对轮对润滑，首先要将机车运行距离转换成电信号，由于机车已有电测速度表，可借用机车速度表将距离转换成电信号。

2.机车运行方向对润滑装置的控制。因测速电机安装在转向架的动轴上，所以车轮的正反转通过测速电机的转向能够反映出来，可借用测速电机转向对润滑装置的作用方向进行控制。

3.动力来源。机车已装有空压机及控制风缸等风路系统，各电控阀、调节阀等均由控制风缸提供风源。润滑装置所需的是定间隔动作，可采用电控阀对喷射油脂进行控制。采用加装在机车上的轮轨润滑器，对轮对进行润滑。轮轨润滑装置的电路原理如图1所示。

图1轮轨润滑装置电路原理图

图2磨损量（W）与运行时间（t）关系图

2 干式润滑的原理

传统的湿式润滑主要通过结构复杂、维修繁琐的润滑剂喷射装置来获得交换的减磨效果，但在高达4000MPa的应力下其轮缘处的油膜早已发生破损，从而无法实现润滑的目的。除此之外，润滑剂喷射装置极有可能将润滑剂喷射至轨面上，从而对火车的牵引力产生不良影响，存在着造成行车事故的风险。而干式润滑与湿式润滑的主要不同为润滑体的变化。固体润滑剂主要采用以石墨为基础加入其他一些矿物质的混合物为基础的润滑棒。固体润滑剂借助弹簧机具等装置与轮缘摩擦表面滑动接触，并保持一定压力。当机车轮对转动时，固体润滑剂就源源不断地涂抹在火车机车轮缘表面，储存在微观不平的凹处，在剪切力的作用下容易形成一层均匀的、黏附力强的、负荷承载能力高的以聚合物为主题的多元复合固体润滑膜。此膜首先在摩擦表面微观突体顶部生成，并逐渐延伸形成连续性好的固体润滑膜。该膜随轮对转动而不断地向铁轨顶部内侧面转移，在其表面形成转移固体润滑膜。固体润滑膜把火车机车轮缘与铁轨摩擦界面隔开，实现轮轨全线润滑。由于重载机械作用，局部固体润滑膜被破坏，同时源源不断地得到补充，达到动态平衡。固体润滑膜是轮轨之间的摩擦保持在较低的水平，达到了降低轮轨磨损率，改善轮轨关系，延长其使用寿命，提高运输经济效益的目的。但实际经验告诉我们，现有的将热塑性材料作为基材的石墨润滑棒，往往只能在车速较低，且载重不大时实现有限的减轻轮缘磨损的效果。但在车速较高，载重较大时，因石墨的承载力有限、且在高温时润滑效果不佳，因此，其无法实现所期望的减磨效果。除此之外，石墨的电绝缘性不良，且易出现热变拉丝的现象。为了解决石墨润滑棒的种种问题，采用新型机车轮缘干式润滑技术是十分必要的。

3 润滑机制分析

1.磨损与润滑方式的关系。机车轮缘磨耗是属于互相接触的摩擦表面之间的摩擦磨损问题，轮缘的磨耗是摩擦的结果，摩擦按润滑情况的不同，一般分为干摩擦、半干摩擦、边界摩擦（摩擦表面只有一层极薄的润滑油膜时的摩擦）、半液体摩擦（也称混合摩擦）和液体摩擦，各种润滑方式的磨损量（W）与运行时间（t）的关系见图2。可见，在各种润滑方式中，液体摩擦的减磨效果最好。

2.油脂润滑方式的润滑原理。油脂润滑方式中的润滑剂主要是石墨油脂，利用石墨具有自动润滑性能和对金属表面有高的附着力，且易于沿平面滑动的特性，通过在润滑层接触面上形成表面吸附分子来减轻摩擦，其作用类似于在边界摩擦时添加剂分子的作用。但在实际应用中，石墨油脂是经高压空气雾化随机车运行自动定向、定距、定量地喷出，并覆盖到轮缘磨耗区，从而形成一条石墨油脂带。由于其不能保证轮缘磨耗区连续、均匀地存在润滑油膜，实质上这是一种半液体摩擦。

3.干式润滑方式的润滑原理干式润滑方式中的润滑剂由主成膜物质（为合成树脂、聚合油）、次成膜物质（为固体润滑材料）和抗压抗磨剂、成膜助剂等合成，其中选用的油性剂如十二羟基硬脂酸，其极性基团（羟基）与金属表面发生化学反应后，生成金属皂，从而隔离摩擦表面，起到润滑减磨效果。由于润滑剂是连续地涂在轮缘上，所以在轮缘内侧形成一层均匀的、连续的金属膜；轮缘在钢轨侧面滑动时，合成树脂、聚合油便载着固体润滑材料转移到钢轨内侧面上，形成一层干式润滑膜。

4 钢轨与机车轮缘的磨耗

1.铁路钢轨的磨耗据铁路工务部门统计，我国铁路有20%至30%的路段钢轨磨损率大于国外严重磨损率指标，有60%的曲线段钢轨因波

磨造成严重损伤。铁路轮轨作用关系复杂，钢轨磨耗损伤的形态主要有钢轨的压溃、侧磨、波磨、剥离等，这些占钢轨总损伤量的80%以上。随着铁路机车车辆的重载与高速化，轮轨间的摩擦磨损也日趋严重，如钢轨的压溃与波磨迅速增长，且发生较为普遍。

2.车轮是铁路机车车辆的重要走行部件。在列车运行中，车轮滚动会使车轮踏面和轮缘发生磨耗，而车轮在钢轨上滑动也会造成踏面损伤。据失效分析统计，铁道机车车辆车轮损伤的主要类型有轮缘磨耗、轮辋疲劳裂纹、热损伤、车轮踏面剥离和崩裂等。钢轨上运行是需要磨耗的，尤其是轮缘的磨耗，无论是机车轮对的使用寿命或是钢轨的侧面磨损都有严重影响，特别是机车在曲线上运行或通过道岔时尤其严重，可以听到轮缘与钢轨摩擦的“吱吱”声。为了解决机车轮缘磨耗问题，现代机车都采用了轮轨润滑装置。

5 改进建议及可行性分析

1.改进建议。由于轮缘润滑装置可有效改善机车轮缘和轨道磨损，起到降噪效果，因此无论是干式还是湿式轮缘润滑装置，对ZER4型电力机车而言都是标配。但采用湿式轮缘润滑装置，无论自动还是手动，其缺点比较突出，可靠性相对较低。就目前而言，干式轮缘润滑装置的技术已经相对比较成熟，且在铁路机车、地铁工程车辆上得到广泛应用，其结构简单、体积小、安装方便、工作压力可调整，润滑剂石墨粉无流动性，对机车、铁路线路及周围环境没有污染，具有良好的工作稳定性、环保性和使用可靠性，维护及使用成本都相对较低，而且同样能够对减缓机车轮缘磨耗起到很好作用，因此建议在ZER4型电力机车上采用干式轮缘润滑装置。

2.改造可行性分析。（1）改造方案，1）拆除原湿式轮缘润滑系统，包括底架安装的油箱组、电缆、管路和转向架安装的喷嘴安装支架、管路、分配器等：2）由于干式轮缘润滑装置支架可与湿式轮缘润滑装置喷嘴支架安装接口一致，可在拆卸喷嘴安装支架后用干式轮缘润滑装置支架替换，同时，相同转向架另一轮对同样有支架及空间可安装装置。（2）运用论证分析。1）干式轮缘润滑装置维护及使用成本相对湿式轮缘润滑装置较低。2）干式轮缘润滑装置在机车平台有成熟的运用经验，效果良好。3）干式轮缘润滑装置因其形成的是固态润滑膜，可不受其他因素影响（如风、速度等）。

总之，在机车中采用干式润滑装置，不仅可有效降低机车轮缘的磨损程度，延长更换机车轮对的使用年限，更可提高列车的行驶速度与载重能力，在整体上降低机车的维修成本，大大提升其经济效益。

参考文献：

[1]卢敏.浅谈加装轮轨润滑器对机车轮对进行润滑.2017.

[2]赵红城.机车轮缘润滑装置的改进与安装.2017.