CN101113382B

CN101113382B - 一种用于轨道交通的轮轨固体润滑添加剂配方

Info

Publication number: CN101113382B
Application number: CN2006101036576A
Authority: CN
Inventors: 张念
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-07-27
Filing date: 2006-07-27
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2026-07-27
Also published as: CN101113382A

Abstract

本发明公开了一种轮轨润滑的添加剂配方，其特点是承载能力强、耐高温，涂覆一次有效作用时间长，消除了传统油脂因产生油楔作用而加速轮轨疲劳裂纹扩展的缺陷。其组成包括1％-30％重量的金属粉末、3％-50％重量的高温固体润滑材料和5％-50％重量的脂肪酸。上述配方借助其他辅料制成条状固体材料。

Description

一种用于轨道交通的轮轨固体润滑添加剂配方

技术领域：

在现代轨道交通运输领域，解决轮轨之间的摩擦问题，实施有效的润滑，关系到机车牵引能量消耗、行车安全、轮轨材料消耗及维修成本等一系列重要内容，因此始终受到各国铁路部门的重视。随着铁路运行速度的进一步提高，轮轨润滑问题变得越来越突出。如果对于既有线来说轮轨润滑是关系到运营成本和养护成本的重要因素的话，那么对于快速铁路来说，轮轨润滑已经是事关行车安全和高速运行实现的重要课题；是实现铁路高速运行必须解决的问题，受到各国高速铁路设计者的重视。

背景技术：

国内外轮轨润滑技术都包括两个方面内容。其一是曲线钢轨润滑，另一个是机车轮缘润滑。随着铁路运行速度的提高，原有的液体或半流体润滑方式在轮轨润滑领域逐渐显示出局限性。突出问题是在列车气流作用下，喷涂的油脂飞散，污染机车车体、轮轨踏面，从而降低润滑效果。由于轮轨接触应力高达4000MPa以上，液体润滑油的油楔作用加速了金属摩擦面的微裂纹扩展和剥离掉块。另外，夏季部分区段轮轨摩擦点瞬间温度达到400-800℃，传统润滑油脂瞬间被烧毁或蒸发，难以发挥应有的作用。国外上世纪末已经开始应用轮缘固体润滑技术，国内有关单位的研究工作也进入了应用阶段，但大多以有机化合物为主，同样难以满足夏季高温条件下的润滑需求。

加拿大Kelsan公司是一个专业经营轮轨固体润滑技术产品的公司，其产品主要有轮缘润滑系列LCF和车轮踏面摩擦改进系列HPF。其产品覆盖铁路、矿山、城市轨道交通等各个领域。

俄罗斯铁路部门也进行过大量的固体润滑研究工作。其固体材料由石油焦、石墨、煤石微珠等成分组成。

发明内容：

本发明结合国内铁路实际，提出固体材料中添加金属粉和有效工作温度达到1000℃以上的固体润滑剂协同作用。经过现场试验，效果突出。曲线钢轨涂覆一次可通过30-40万吨列车，道岔尖轨涂覆一次可通过70余万吨列车。一般认为轮轨磨损经过以下过程：首先摩擦接触点在很高的压力作用下，分别处于两个摩擦面的相同金属原子互相吸引产生粘着。随着摩擦副相对运动，从而产生沿金属表面平行方向的切向力。当这种剪切力大于轮轨钢材的剪切屈服强度时，在表层金属发生塑变和层间滑动。当积累的塑性变形量超过材料的极限延伸率时，就会造成已发生塑性变形的上表层和下面基体间分离，从而造成大块表面分层脱落而形成磨屑，宏观表现为磨损。

本发明润滑技术是这样实现的：首先润滑材料涂抹在钢轨或轮缘表面，经过轮轨间碾压，在摩擦点附近的高温、高压条件下发生摩擦化学反应，形成了一层混合润滑膜。硫化钨、六方氮化硼、氟化钙、二硫化钼等高温润滑材料在摩擦面表层起到隔离膜的润滑作用，最高适应温度可达到1200℃以上。金属粉镶嵌在钢铁表面微观凹坑中、甚至形成微观的合金层。这种复合润滑隔离层降低了“沿金属表面平行方向的切向力”，从而达到减少磨损的目的。固体润滑膜不容易被带走，不会象油脂那样流失，也不会象有机化合物减磨剂那样在高温条件下氧化变为气体而散失，因此有更长的润滑寿命。

本发明主要技术内容如下：

1、本发明添加剂配方：含有1％-30％重量的金属粉末、3％-50％重量的高温固体润滑材料、5％-50％重量的脂肪酸。

2、上述1条中所描述的金属粉末是指金属镍粉、钼粉、铜粉、锌粉、钨粉、锑粉、铅粉、锡粉或者它们的混合物。

3、上述1条中所描述的高温固体润滑材料是指石墨、硒化钼、硒化钨、硫化钨、二硫化钼、六方氮化硼、氟化钙、氟化钡、正方氧化铅、六方氧化铬、斜方氧化钛、等轴氧化锆或者它们的混合物。

4、上述1条中所描述的脂肪酸是指硬脂酸、软脂酸、十二羟基硬脂酸、碳原子在8-20的合成脂肪酸。

在一个可以加热搅拌的容器中，将脂肪酸加热熔化。加入金属粉末和高温固体润滑材料，保持在80℃以上的温度通过胶体磨研磨3遍。通常可以采用浇铸、模压、挤出和注射成型。

具体实施方式：

实用例一：

铜粉10％、镍粉5％、六方氮化硼9％、硫化钨16％、氟化钙10％、十二羟基硬脂酸50％。上述混合物加热熔化，在80℃以上温度通过胶体磨研磨3遍。然后浇注成型。

上述样品在石家庄至太原间一条半径为300米的曲线试验。每天涂覆一次，涂覆量200克/千米。3个月磨耗量较前一年同期减少70％。

实用例二：

铜粉10％、石墨25％、硫化钨15％、氟化钙5％、十二羟基硬脂酸45％。上述混合物加热熔化，在80℃以上温度通过胶体磨研磨3遍。然后浇注成型。

上述样品在大同北站运煤专线上一组道岔试验。试验前该道岔每一个月更换一次尖轨，尖轨表面呈鱼鳞状。试验期间每天涂覆一次，涂覆量30克/条尖轨。7天后钢轨表面状态好转，该处尖轨使用寿命由27天延长到100天。

综上所述，本发明涉及的新型轮轨润滑剂配方选择金属粉末与高温固体润滑材料协同作用，承载能力强、耐高温，涂覆一次有效作用时间长，消除了传统油脂因产生油楔作用而加速轮轨疲劳裂纹扩展的缺陷，是一种理想的轮轨润滑材料。

Claims

1.一种用于轨道交通的轮轨固体润滑添加剂配方，其特征在于：由金属粉末1％-30％和高温固体润滑材料3％-50％和硬脂酸或软脂酸或十二羟基硬脂酸或碳原子数为8-12的合成脂肪酸5％-50％按重量百分数配成。

2.根据权利要求1中所述的一种用于轨道交通的轮轨固体润滑添加剂配方，其特征在于金属粉末是选自金属镍粉或钼粉或铜粉或锌粉或钨粉或锑粉或铅粉或锡粉。

3.根据权利要求1中所述的一种用于轨道交通的轮轨固体润滑添加剂配方，其特征在于高温固体润滑材料是选自石墨或硒化钼或硒化钨或二硫化钼或硫化钨或六方氮化硼或氟化钙或氟化钡或正方氧化铅或六方氧化铬或斜方氧化钛或等轴氧化锆。