淺談液態(tài)和固態(tài)輪緣潤滑裝置的差異性

鄧新才 劉彩云 楊紅偉

(中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司技術中心 江蘇 南京 210031)

列車在運營過程中，車輪輪緣和軌道相互接觸、摩擦，產(chǎn)生運行阻力，造成車輪輪緣和軌道不斷磨耗，尤其是車輛在過小半徑曲線和道岔時，磨耗尤為突出。對車輪輪緣或軌道進行潤滑，能夠有效降低車輪和軌道間的摩擦因數(shù)，從而降低車輛與軌道產(chǎn)生的摩擦力，提高車輪和軌道的使用壽命，降低車輛和軌道運用維護的成本。基于這一優(yōu)點，為降低車輛的輪軌磨耗，絕大多數(shù)地鐵車輛均安裝車載式輪緣潤滑裝置[1]。

從所潤滑的方式來區(qū)分，目前國內(nèi)地鐵車載式輪緣潤滑主要分為液態(tài)輪緣潤滑和固態(tài)輪緣潤滑。

1 液態(tài)輪緣潤滑

1.1 結(jié)構(gòu)組成

液態(tài)輪緣潤滑裝置主要由電控箱(含電磁閥)、油箱組成、噴嘴、分配器、軟管、管路、支架等組成(見圖1)。

1.2 工作原理

液態(tài)輪緣潤滑一般采用距離、時間及彎道(傾角)混合控制原理進行潤滑油噴射。一般每列車首尾兩端第一條輪對安裝液態(tài)輪緣潤滑，列車在運行過程中，兩套輪緣潤滑系統(tǒng)中只有與列車前進方向一致的一套系統(tǒng)在工作，由車輛為輪緣潤滑系統(tǒng)提供壓縮空氣和電源，如圖2所示。

圖1 液態(tài)輪緣潤滑裝置結(jié)構(gòu)組成

圖2 輪緣潤滑原理圖

在直線線路，當列車速度大于零(此參數(shù)可調(diào))時，車輛TCMS給電控箱一個輪緣潤滑系統(tǒng)啟動信號，接通電磁閥，輪緣潤滑系統(tǒng)開始工作，潤滑劑噴在第一對輪緣根部，輪緣與軌道接觸，軌道得到潤滑，同時軌道側(cè)緣上的潤滑劑又使下一對輪緣得到潤滑，以此類推，所有的輪緣及軌道都得到潤滑，同時降低車輛在運行時的噪音。當速度等于零時，輪緣潤滑系統(tǒng)關閉。

在彎道線路，當列車進入彎道時，彎道傳感器給電控箱一個輪緣潤滑系統(tǒng)啟動信號，接通電磁閥，輪緣潤滑系統(tǒng)開始在彎道上工作。

壓縮空氣通過換向后的電磁閥到達油箱組成中的氣動泵，在壓縮空氣的作用下，氣動泵將潤滑劑從油箱組成底部通過管路輸送到分配器，然后分配器將油氣混合物分配到兩根管路中，最后油氣混合物在壓縮空氣的推動作用下，在噴嘴處高速噴射到車輪輪緣上，形成一層薄薄的油膜，通過車輪的不斷滾動和與軌道相互接觸，潤滑劑被依次傳遞至下一對車輪輪緣，使車輛的所有車輪輪緣都被潤滑[2]。

潤滑油中添加一定量的固體顆粒，如石墨、鋁粉等潤滑劑，具有增加附著力及潤滑的作用。潤滑劑的耐壓性能好，因為車輪和軌道之間的表壓力極高，且潤滑劑有很強的黏性，其黏著力大于車輪轉(zhuǎn)動的離心力，潤滑劑中含有較高比例的固體極壓添加劑，如精細的石墨等，能夠大幅減少車輪的消耗及磨損。

2 固態(tài)輪緣潤滑

2.1 結(jié)構(gòu)組成

固態(tài)輪緣潤滑裝置一般由安裝支座、潤滑器、恒力彈簧、彈簧架、螺栓、開口銷、固體潤滑塊等組成(見圖3)。

圖3 固態(tài)輪緣潤滑裝置結(jié)構(gòu)組成

2.2 工作原理

固態(tài)輪緣潤滑裝置結(jié)構(gòu)簡單，為純機械式控制，不需要電氣控制。一般通過安裝支座固定在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上，潤滑塊安裝于潤滑器內(nèi)，用恒力彈簧壓緊，均勻地向潤滑塊施加壓力，使?jié)櫥瑝K緊貼輪緣。在車輪轉(zhuǎn)動時，潤滑塊向輪緣傳遞聚合物薄膜，當輪緣在曲線處接觸軌距角時，一部分固體潤滑劑轉(zhuǎn)移到鋼軌上，由于輪緣力的作用，一些潤滑劑會被消耗或帶走，被轉(zhuǎn)移到鋼軌上的薄膜會對鋼軌提供磨損保護。潤滑塊轉(zhuǎn)移率增加的同時在軌面建立新的薄膜，鋼軌上潤滑劑的干性薄膜轉(zhuǎn)移到?jīng)]有直接應用潤滑塊的車輪上。

固體潤滑塊由成型樹脂、潤滑劑、偶聯(lián)機團、親金屬機團、活性劑及其他填料組成。無石墨及金屬成分，不會對軌道接地及環(huán)境造成破壞。

3 應用對比

3.1 系統(tǒng)組成及故障率

液態(tài)輪緣潤滑裝置結(jié)構(gòu)復雜，系統(tǒng)部件多。由于輪緣潤滑系統(tǒng)的動力來自于壓縮空氣，常會發(fā)生油氣混合不均勻，分配器堵塞的情況，從而無法順利噴出潤滑油；固態(tài)輪緣潤滑裝置結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)部件少，不需要控制系統(tǒng)，穩(wěn)定可靠，故障率比較低。從這方面對比分析，固態(tài)輪緣潤滑優(yōu)于液態(tài)輪緣潤滑。

3.2 減振降噪

采用輪緣潤滑可以大大減少車輛在運營過程中產(chǎn)生的噪音，液態(tài)輪緣潤滑噴嘴與車輪輪緣的距離一般在20～30 mm，不存在接觸；但是固態(tài)輪緣潤滑是通過恒力彈簧一直壓縮潤滑塊實時與車輪輪緣接觸，存在一定的噪音。從這方面對比分析，液態(tài)輪緣潤滑優(yōu)于固態(tài)輪緣潤滑。

3.3 節(jié)能環(huán)保

固態(tài)輪緣潤滑裝置實時潤滑，潤滑劑在小范圍區(qū)域轉(zhuǎn)移，不會產(chǎn)生飛濺；液態(tài)輪緣潤滑裝置因噴嘴與車輪有一定距離，潤滑油在車輪高速滾動會發(fā)生飄灑現(xiàn)象。從這方面對比分析，固態(tài)輪緣潤滑優(yōu)于液態(tài)輪緣潤滑。

3.4 運用維護

液態(tài)輪緣潤滑裝置每個季度需要加一次潤滑油，加注潤滑油需采用專用工具，隨著車輛不斷運營，車輪在不斷磨耗和鏇修后，應調(diào)節(jié)噴嘴到車輪輪緣的距離；固態(tài)輪緣潤滑裝置為純機械式控制，平常日檢只需觀察潤滑器觀察孔，檢查潤滑塊是否需要添加，每個潤滑塊可以使用1個月左右，一個潤滑器一般儲存約5個潤滑塊，添加潤滑塊只需將卷簧座抽出，再添加即可，操作簡單方便。從這方面對比分析，固態(tài)輪緣潤滑優(yōu)于液態(tài)輪緣潤滑。

3.5 成本對象

以一列車6編組為例，一般液態(tài)輪緣潤滑首尾車安裝，每輛車總共2套，且列車總數(shù)量的50%安裝；固態(tài)輪緣潤滑每個轉(zhuǎn)向架安裝1套，總共安裝12套。雖然固態(tài)輪緣潤滑裝置數(shù)量多，但是兩者初始裝車成本差不多。隨著后續(xù)車輛的運用維護，液態(tài)輪緣潤滑成本明顯低于固態(tài)輪緣潤滑，以一列車每年消耗潤滑劑情況進行統(tǒng)計，結(jié)果如表1所示[3]，從這方面對比分析，液態(tài)輪緣潤滑優(yōu)于固態(tài)輪緣潤滑。

表1 潤滑劑消耗情況

4 結(jié)束語

本文主要介紹了城市軌道車輛車載式液態(tài)和固

態(tài)輪緣潤滑裝置的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，從應用上分析了兩者潤滑方式的優(yōu)缺點，對城市軌道交通車輛車載式輪緣潤滑的選型具有一定的指導意義。