高顯振，楊超，李猛，蒲麗娜，朱江 ，劉中國

(1.中國石油大連潤滑油研究開發(fā)中心，遼寧 大連 116031；2.中國石油蘭州潤滑油廠，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

減速頂是一種不需外部能源、不需外部控制，在鐵路編組站駝峰調速系統(tǒng)溜放車輛過程中起制動作用的一種調速設備，在鐵路運輸生產中發(fā)揮著十分重要的作用。在20世紀60年代末期，英國的道蒂(Dowty)公司參照其生產的飛機起落架上所用的液壓減震器設計，開發(fā)了應用于鐵路編組站調車作業(yè)中的自動調速裝置“Dowty”。中國于1974年11月開始，以鐵路局二調技術改造會戰(zhàn)指揮部牽頭，在哈爾濱工業(yè)大學和鐵道科學研究院共同協作下，成功研制出我國第一代減速頂，并于1977年4月15日通過了鐵道部技術鑒定，正式命名為TDJ“減速頂”(漢語拼音的意義：T—鐵路；D—調車；J—減速)，并獲得全國科學大會獎[1]。

TDJ減速頂在火車站駝峰調速系統(tǒng)全面使用后，使調車系統(tǒng)擺脫了人工鐵鞋制動，減少了車輛途停、車輛超速連掛等調車事故發(fā)生，大幅度提高了調車效率[2]。對于鐵路調速系統(tǒng)來說，翻開了一個新的篇章[3]。

針對減速頂的內部用潤滑油液，國內外尚沒有統(tǒng)一的標準和專用的液壓油，其油品使用工況與車用減震器油[4-5]、摩托車減震器油均存在一定差異。目前國內減速頂大都使用10號航空液壓油作為工作介質，其油品性能質量直接影響減速頂使用壽命以及現場維護工作的難度[6-7]。本文通過對減速頂結構組成及工況進行分析[8]，闡述了油品性能需求，同時對在用油出現的問題進行剖析[9]，希望為以后的選油用油提供指導借鑒。

1 減速頂

1.1 減速頂結構簡介

減速頂是用于駝峰調速系統(tǒng)中溜放階段，位于鐵軌兩端，不需要外部能源，無須外部控制，能根據溜放速度自身產生的動作，達到減速的效果[10]。見圖1。

圖1 駝峰調速系統(tǒng)

從減速頂的結構來看，它主要由殼體和吸能帽兩大部分組成。殼體安裝在鋼軌的內側或外側，用螺栓固定在鋼軌軌腰，其作用是作為吸能帽的支撐和導向吸能帽的上下滑行。吸能帽由一個滑動圓筒和一套活塞組件組成，并在圓筒內充入一定數量的油液和惰性氣體(氮氣)，其中的活塞組件是減速頂的心臟部分，它主要由速度閥板、安全閥和彈簧等組成。

當車輛溜放速度高于減速頂調定的臨界速度時，滑動油缸被車輪壓下的速度相對高，上腔產生的流量較大，其中通過速度閥環(huán)形縫隙流向下腔的流量能產生較大的壓差，速度閥板所受的液壓力足以克服支撐彈簧的力，迫使速度閥迅速關閉；滑動油缸繼續(xù)下滑產生的全部流量迫使上腔氮氣急劇壓縮，使壓力迅速升高，直至將壓力閥打開，此時油液以一定壓力通過壓力閥流到下腔而消耗能量，因此減速頂對車輛起減速作用[2]。見圖2。

圖2 減速頂減速原理

1.2 減速頂工作工況

減速頂通常放置在駝峰調速系統(tǒng)溜放階段的鐵軌兩側，其外部環(huán)境溫度范圍為-40～40 ℃。根據其工作原理，工作時多節(jié)火車車廂從減速頂上依次壓過，其最大載重可達40 t，對油品的極壓、抗磨性能要求較高；液壓油瞬間溫度高達90 ℃以上，要求油品具有優(yōu)異的黏溫性能、低溫性能和抗氧化性能[5-11]。

1.3 減速頂用液壓油概況

針對減速頂的特殊工況，國內外尚無統(tǒng)一的用油標準和專用的液壓油，目前國內減速頂大都使用低溫液壓油或10號航空液壓油作為工作介質，但其低溫性能、黏溫性能[12]、抗磨性能及抗氧化性能稍有欠缺[8]。

2 某火車站在用液壓油分析

某火車站現場多個減速頂均出現“硬頂”、“死頂”現象，在維修拆解現場減速頂的同時，收集了在用某品牌10號航空液壓油，油樣的基本情況見表1。

表1 油樣基本信息

2.1 在用油基本理化分析

樣品1呈膠泥狀，無法進一步做理化分析；樣品2經過靜置分離出上層液體和膠泥后，分析其基本理化性能；樣品3經過靜置分離出上層清液做基本理化分析[13]，見表2。

表2 在用油品基本理化分析

由以上數據可以看出，油品在使用一段時間后，油品的基本理化性能變化明顯，其黏度、凝點大幅度下降，酸值逐漸升高。

2.2 膠泥分析

取少量樣品1，經過溶劑清洗、減壓抽濾后[14]，得到一層黑色物質，使用掃描電鏡(SEM)和能譜(EDAX)分析對該物質進行定性分析，如圖3。

圖3 經過處理后膠泥的表面形貌

使用掃描電鏡可以看出該黑色膠泥物質經過處理后，表面為平滑的未知物質。選取不同區(qū)域做能譜(EDAX)分析，結果如圖4。

圖4 不同區(qū)域能譜分析結果(上圖為區(qū)域1，下圖為區(qū)域2)

主要元素含量見表3。

表3 主要元素含量 %

根據EDAX能譜分析結果可以看出，黑色膠泥中主要元素為C、O、Fe元素。其中C、O元素說明黑色膠泥中主要是油泥，Fe元素含量偏高則是磨損造成[15]。

2.3 油品元素分析

針對樣品2上層清液、樣品3和新油做元素分析，以研究在用油中油品品質有無根本變化，如表4。

表4 樣品2和樣品3元素分析 μg/g

由油品元素分析結果可以看出：

(1)油樣2中有磨損后的金屬元素；

(2)相對比新油而言，樣品2和樣品3中的鋅、磷元素均有不同程度的下降，說明功能抗磨添加劑隨著使用時間急劇消耗，在不足一年的時間內，已消耗殆盡。

3 結論

根據上述研究，目前使用的10號航空液壓油出現膠泥、硬頂可能的原因是：(1)10號液壓油中的抗氧化能力比較差、使用后生成的油泥量大。(2)目前使用的液壓油潤滑性能不足，在用油和膠泥中均有鐵元素。(3)目前的潤滑油不適用于減速頂的使用工況，功能添加劑隨著過程急劇消耗，不足一年時間已消耗殆盡。因此，需要針對減速頂特定工況開發(fā)設計專用油品，才能夠更好地滿足相應工況要求，保障設備及火車安全。