鄧新才 劉彩云 楊紅偉

(中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司技術(shù)中心 江蘇 南京 210031)

列車在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，車輪輪緣和軌道相互接觸、摩擦，產(chǎn)生運(yùn)行阻力，造成車輪輪緣和軌道不斷磨耗，尤其是車輛在過(guò)小半徑曲線和道岔時(shí)，磨耗尤為突出。對(duì)車輪輪緣或軌道進(jìn)行潤(rùn)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(yùn)用維護(hù)的成本?；谶@一優(yōu)點(diǎn)，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(rùn)滑裝置[1]。

從所潤(rùn)滑的方式來(lái)區(qū)分，目前國(guó)內(nèi)地鐵車載式輪緣潤(rùn)滑主要分為液態(tài)輪緣潤(rùn)滑和固態(tài)輪緣潤(rùn)滑。

1 液態(tài)輪緣潤(rùn)滑

1.1 結(jié)構(gòu)組成

液態(tài)輪緣潤(rùn)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(jiàn)圖1)。

1.2 工作原理

液態(tài)輪緣潤(rùn)滑一般采用距離、時(shí)間及彎道(傾角)混合控制原理進(jìn)行潤(rùn)滑油噴射。一般每列車首尾兩端第一條輪對(duì)安裝液態(tài)輪緣潤(rùn)滑，列車在運(yùn)行過(guò)程中，兩套輪緣潤(rùn)滑系統(tǒng)中只有與列車前進(jìn)方向一致的一套系統(tǒng)在工作，由車輛為輪緣潤(rùn)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(rùn)滑裝置結(jié)構(gòu)組成

圖2 輪緣潤(rùn)滑原理圖

在直線線路，當(dāng)列車速度大于零(此參數(shù)可調(diào))時(shí)，車輛TCMS給電控箱一個(gè)輪緣潤(rùn)滑系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)，接通電磁閥，輪緣潤(rùn)滑系統(tǒng)開(kāi)始工作，潤(rùn)滑劑噴在第一對(duì)輪緣根部，輪緣與軌道接觸，軌道得到潤(rùn)滑，同時(shí)軌道側(cè)緣上的潤(rùn)滑劑又使下一對(duì)輪緣得到潤(rùn)滑，以此類推，所有的輪緣及軌道都得到潤(rùn)滑，同時(shí)降低車輛在運(yùn)行時(shí)的噪音。當(dāng)速度等于零時(shí)，輪緣潤(rùn)滑系統(tǒng)關(guān)閉。

在彎道線路，當(dāng)列車進(jìn)入彎道時(shí)，彎道傳感器給電控箱一個(gè)輪緣潤(rùn)滑系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)，接通電磁閥，輪緣潤(rùn)滑系統(tǒng)開(kāi)始在彎道上工作。

壓縮空氣通過(guò)換向后的電磁閥到達(dá)油箱組成中的氣動(dòng)泵，在壓縮空氣的作用下，氣動(dòng)泵將潤(rùn)滑劑從油箱組成底部通過(guò)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(dòng)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(guò)車輪的不斷滾動(dòng)和與軌道相互接觸，潤(rùn)滑劑被依次傳遞至下一對(duì)車輪輪緣，使車輛的所有車輪輪緣都被潤(rùn)滑[2]。

潤(rùn)滑油中添加一定量的固體顆粒，如石墨、鋁粉等潤(rùn)滑劑，具有增加附著力及潤(rùn)滑的作用。潤(rùn)滑劑的耐壓性能好，因?yàn)檐囕喓蛙壍乐g的表壓力極高，且潤(rùn)滑劑有很強(qiáng)的黏性，其黏著力大于車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力，潤(rùn)滑劑中含有較高比例的固體極壓添加劑，如精細(xì)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(rùn)滑

2.1 結(jié)構(gòu)組成

固態(tài)輪緣潤(rùn)滑裝置一般由安裝支座、潤(rùn)滑器、恒力彈簧、彈簧架、螺栓、開(kāi)口銷、固體潤(rùn)滑塊等組成(見(jiàn)圖3)。

圖3 固態(tài)輪緣潤(rùn)滑裝置結(jié)構(gòu)組成

2.2 工作原理

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

固體潤(rùn)滑塊由成型樹(shù)脂、潤(rùn)滑劑、偶聯(lián)機(jī)團(tuán)、親金屬機(jī)團(tuán)、活性劑及其他填料組成。無(wú)石墨及金屬成分，不會(huì)對(duì)軌道接地及環(huán)境造成破壞。

3 應(yīng)用對(duì)比

3.1 系統(tǒng)組成及故障率

液態(tài)輪緣潤(rùn)滑裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)部件多。由于輪緣潤(rùn)滑系統(tǒng)的動(dòng)力來(lái)自于壓縮空氣，常會(huì)發(fā)生油氣混合不均勻，分配器堵塞的情況，從而無(wú)法順利噴出潤(rùn)滑油；固態(tài)輪緣潤(rùn)滑裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(duì)比分析，固態(tài)輪緣潤(rùn)滑優(yōu)于液態(tài)輪緣潤(rùn)滑。

3.2 減振降噪

采用輪緣潤(rùn)滑可以大大減少車輛在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中產(chǎn)生的噪音，液態(tài)輪緣潤(rùn)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(rùn)滑是通過(guò)恒力彈簧一直壓縮潤(rùn)滑塊實(shí)時(shí)與車輪輪緣接觸，存在一定的噪音。從這方面對(duì)比分析，液態(tài)輪緣潤(rùn)滑優(yōu)于固態(tài)輪緣潤(rùn)滑。

3.3 節(jié)能環(huán)保

固態(tài)輪緣潤(rùn)滑裝置實(shí)時(shí)潤(rùn)滑，潤(rùn)滑劑在小范圍區(qū)域轉(zhuǎn)移，不會(huì)產(chǎn)生飛濺；液態(tài)輪緣潤(rùn)滑裝置因噴嘴與車輪有一定距離，潤(rùn)滑油在車輪高速滾動(dòng)會(huì)發(fā)生飄灑現(xiàn)象。從這方面對(duì)比分析，固態(tài)輪緣潤(rùn)滑優(yōu)于液態(tài)輪緣潤(rùn)滑。

3.4 運(yùn)用維護(hù)

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

3.5 成本對(duì)象

以一列車6編組為例，一般液態(tài)輪緣潤(rùn)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(rùn)滑每個(gè)轉(zhuǎn)向架安裝1套，總共安裝12套。雖然固態(tài)輪緣潤(rùn)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(yùn)用維護(hù)，液態(tài)輪緣潤(rùn)滑成本明顯低于固態(tài)輪緣潤(rùn)滑，以一列車每年消耗潤(rùn)滑劑情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表1所示[3]，從這方面對(duì)比分析，液態(tài)輪緣潤(rùn)滑優(yōu)于固態(tài)輪緣潤(rùn)滑。

表1 潤(rùn)滑劑消耗情況

4 結(jié)束語(yǔ)

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