固体润滑技术在铁路领域的应用设想.docxVIP

张念(铁道科学研究院金属及化学研究所 ,北京 100081) 张 念 (铁道科学研究院金属及化学研究所 ,北京 100081) 【摘要】结合铁路线路 、装备领域部分特殊场合的特点 ,参考国外固体润滑应用实例 ,提出了在我国铁路 领域应用固体润滑技术的设想 。 【关键词】铁路 固体润滑 应用 了配合精度 ,开始出现锈蚀问题 。一个段修期后 ,大部 分圆销及销套出现严重锈蚀 ,转动不灵活 ,个别部位甚 至锈死 。使用防锈润滑脂涂覆后 ,经过一个段修期运 用分解检查 ,虽有明显效果 ,但不十分理想 。主要原因 在于这个特殊部位间隙很小不利于油脂存留 ,而且摩 擦面相对运动速度和行程小而承受载荷却很大 。解决 这一矛盾的有效途径就是选用固体自润滑技术 。 自提 速 客 车 使 用 的 209T、209PK、209 HS、206 KP 、 SW106 和 CW22 转向架开始 , 提速车辆使用聚四氟乙 烯复合套 。这种销套就是典型的固体自润滑材料 。由 于聚四氟乙烯与黑色金属难以结合 ,所以首先在钢基 体表面烧结一层青铜粉过渡层 ,利用烧结铜粉的多孔 特性 ,在高温真空条件下将聚四氟乙烯在表面渗透成 型 。这一新的技术基本解决了销套的润滑和锈蚀问 题 ,但方案是否尚能优化以及经济性究竟如何却值得 探讨 。新型销套的研制过程是 : 首先开发了表面复合 技术 ,然后寻找应用市场 。这就造成所用技术方案先 行确定 ,没有横向的对比和优选 。从润滑角度看 ,聚 四氟乙烯在低负荷的线接触和滚动摩擦条件下有降低 磨耗的作用 ,可用于轴瓦 、轴衬套 、导轨 、闸门滑道及各 种关节轴承垫等自润滑部件 。特别是平面运动象机床 导轨等部位有明显的减少振动 、降低磨损的效果 。然 而圆销和销套这种摩擦副是 360°全方位接触 ,在配合 精度较高且运动速度很低的情况下 ,摩擦阻力会相对 较大 。因此 ,系统地比较各种固体润滑方式在圆销和 销套这种摩擦副的使用效果 ,从中优选科学合理的方 案 ,对其在客 、货车和机车上进行推广有重要意义 。 212 心盘 、旁承润滑 车辆在运行过程中特别是在高速状态下 ,直线运 行时希望转向架扭转阻力尽可能大 ,从而减少和抑制 转向架回转产生的曲线运动 ———蛇行运动 ; 通过曲线 时则希望转向架沿着轨道灵活旋转 ,减少阻力和轮轨 磨耗 。这是两种相互矛盾的要求 ,因此研究转向架阻 力影响因素 ,是解决这一问题的关键 。 目前几乎所有的转向架旁承上都承受车体的重 1 引言 随着机械技术的进步 ,对润滑技术提出了更苛刻 的要求 。许多摩擦部位由于机械设计的要求 ,工作环 境的特殊 ,传统的润滑方式无法满足要求 。例如 ,太空 的真空环境 、陶瓷发动机的高温 、某些平面型摩擦面和 有良好导电性能要求等特殊场合 ,传统的润滑油脂将 出现蒸发 、燃烧 、无法存留或产生电弧 ,因此 ,需要一种 全新的润滑方式 。固体润滑是通过在摩擦表面形成一 层固体膜而达到润滑目的的 ,适用于高温 、潮湿 、真空 、 辐射以及无油和水介质等苛刻环境 ,并且能够在摩擦 表面长时间存留 ,即使在垂直面也不会流失 。同时 ,对 周围环境污染方面有严格要求的场合 (如纺织 、食品加 工 、烟草加工 、医疗仪器等) 有良好的实用性 。固体润 滑还可以保证摩擦力控制在某一特定的范围内 ,不会 过大或过小 。固体润滑的关键技术在于润滑材料的选 择和在摩擦表面的成膜工艺 ,它是建立在材料科学 、表 面化学 、机械冶金等多学科基础上的一门新兴学科 。 铁路领域涉及润滑的部位很多 ,有关固体润滑技 术在个别部位已经开始应用 ,但迄今为止还没有系统 的研究 ,基础研究几近空白 。许多应用固体润滑技术 可以解决的问题 ,目前或者靠传统润滑方式替代 ,或者 用其它方法维持 ,得到的自然是事倍功半的结果 。系 统地研究目前铁路系统的各润滑部位的需求 ,提出具 体的解决方案 ,对铁路事业发展有着显著的经济效益 和社会效益 。 2 机车车辆装备领域的应用 211 制动系统圆销及销套润滑 铁路机车车辆制动销及销套是制动系统的重要组 成部分 。以客车为例 ,每辆车约 120 套 ,维持其良好的 工作状态是行车安全的重要保证 。早期 202 、206 转向 架存在严重的销套磨损问题 ,自 209 转向架之后提高 — 32 — 铁道建筑 2003 年第 10 期 量 ,特别是列车通过曲线时 ,车体受离心力的作用向外倾斜 ,大部分重量作用于外 量 ,特别是列车通过曲线时 ,车体受离心力的作用向外 倾斜 ,大部分重量作用于外侧旁承上 。由于旁承所处 几何位置与心盘销有较长的距离 ,上下旁承间的摩擦 阻力加上力臂的作用 ,限制了转向架的转动 ,增加了轮 缘与曲线钢轨的磨耗及在曲线上列