201—235車客室車門潤滑問題的改進

摘要：由于深圳地鐵201-235車客室車門潤滑存在換油周期短、潤滑質(zhì)量低等問題，大量占用了車新維修機制的庫內(nèi)停車時間和人工成本，隨著客流增加，大小交路的推行，生產(chǎn)組織效率提高，改進車門潤滑的問題迫在眉睫。本文從改進車門潤滑效果，延長換油周期等問題著手，分析現(xiàn)場的影響因素并做對比試驗，提出改進的方案解決車門潤滑存在的問題，在保證車門維修質(zhì)量和安全的同時，減少人工和列車庫內(nèi)停車時間，提高檢修的效益。

關(guān)鍵詞：油脂潤滑;延長換油;改進;效益

1.前言

針對列車客室車門換油周期短，消耗了大量的人工成本，潤滑油脂出現(xiàn)變質(zhì)等問題，本文從油脂的基本參數(shù)和現(xiàn)場的使用環(huán)境進行分析，確定適合201-235車客室車門系統(tǒng)潤滑脂的參數(shù);對不同的油品的使用進行對比試驗，提出延長潤滑脂更換周期的方法，在保證潤滑質(zhì)量的前提下，最大限度地減少人工的消耗。本文解決的目標(biāo)有：延長油脂的更換周期，減少人工和列車庫內(nèi)停時;根據(jù)現(xiàn)場的環(huán)境選用油脂，提高客室車門的潤滑效率。

2.背景

根據(jù)201-235車維修手冊規(guī)定，客室車門潤滑采用3號鋰基脂的更換周期為3個月，由于更換周期過短，消耗了大量的人工以及增加列車的庫內(nèi)停時。

由于油脂質(zhì)量的原因，潤滑油脂在車門現(xiàn)場的使用容易出現(xiàn)變黑，油脂脫落導(dǎo)致潤滑不到位的現(xiàn)象;使用過的油脂更換時難以進行清潔，產(chǎn)生現(xiàn)場的勞動強度增加的問題。

油脂的使用周期較短，新舊油混合使用導(dǎo)致新油變質(zhì)速度加快，影響部件的潤滑質(zhì)量，降低綜合效益，因此需對現(xiàn)用的油脂類型、潤滑周期進行分析改進。

3.原理分析

3.1客室車門系統(tǒng)工作原理

深圳地鐵201-235列車采用南京康尼公司的客室車門系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)為對開式電動塞拉門，其機構(gòu)運動簡圖如圖1所示1]。

圖1 機構(gòu)運動簡圖

3.2客室車門系統(tǒng)潤滑部件說明

車門系統(tǒng)潤滑主要部件有長短導(dǎo)柱和直線軸承、絲桿螺母副、上下滑道以及鎖鉤組件。

3.2.1長短導(dǎo)柱和直線軸承

長導(dǎo)柱和直線軸承是對開式電動塞拉門門扇實現(xiàn)開關(guān)動作的主要承重部件，其結(jié)構(gòu)由1根長導(dǎo)柱、2套直線軸承和3個短導(dǎo)柱組成。短導(dǎo)柱的主要是為對開式電動塞拉門提供橫向移動自由度及門扇、長導(dǎo)柱和直線軸承的承重部件，其結(jié)構(gòu)由短導(dǎo)柱及套筒組成。

圖2 長導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)圖

圖3 短導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)圖

3.2.2絲桿螺母副

絲桿螺母副是門扇實現(xiàn)開關(guān)動作的傳動部件，由左右旋向的絲桿、2套螺母副和3個裝有滾針軸承的中間支撐組成。

圖4 絲桿螺母副結(jié)構(gòu)圖

3.2.3其它潤滑部件

其它的潤滑部件包括上下滑道、電機連接裝置、端部軸承、絲桿的兩端的采用免維護式滾珠軸承。各部件的運動副類型及材料如表1所示。

表1 車門部件的運動副類型及材料

部件名稱

部件組成

部件材料

運動副類型

尺寸（mm）

長導(dǎo)柱和直線軸承

長導(dǎo)柱

渡鉻軸承鋼

移動副

40×1950

直線軸承

碳鉻鋼/GCr15

移動副

62×200

分油器

鋁

/

/

滑筒

鑄鐵

/

80×20

檔圈

Fe/Zn

/

62

注油杯

鋁

/

/

短導(dǎo)柱和直線軸承

掛架

Fe鑄鐵

/

78

短導(dǎo)柱

渡鉻軸承鋼

移動副

30×200

直線軸承

碳鉻鋼/GCr15

移動副

48×70

檔圈

Fe/Zn

/

30

絲桿螺母副

絲桿

45號調(diào)質(zhì)鋼

螺旋副

20×1800

螺母組件

青銅/碳鉻鋼

螺旋副

70

分油器

丁腈橡膠

螺旋副

25

柱銷

40鉻鋼

螺旋副

8

上下滑道組件

上滑道

渡鋅鐵板

移動副

35×70

下滑道

45鋼板

移動副

69

導(dǎo)向輪

尼龍/軸承

轉(zhuǎn)動副

32

下擺臂組件

渡鋅鐵

轉(zhuǎn)動副

22

電機連接裝置

尼龍齒輪

尼龍

齒輪副

/

鋁質(zhì)齒輪

鋁

齒輪副

/

3.3各部件潤滑說明

3.3.1部件潤滑加脂量和周期

直線軸承的加脂量按以下公式進行計算：

G = 0.005 DB

其中：G = 加脂重量，克;D = 軸承外徑，毫米;B = 軸承寬度，毫米。

絲桿螺母副的加脂量

由于絲桿螺母副部件沒有專用的加脂裝置，按絲桿表面形成油膜的最小用量估算：

G=0.001×10× ×1800/2=28.25

潤滑部件在正常轉(zhuǎn)速、負(fù)載和溫度下工作的加脂周期可按如下公式進行估算：

其中：tf = 加脂周期，小時;d" = 軸承內(nèi)徑，毫米;n" = 轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分鐘;K" = 系數(shù)，只與潤滑部件類型有關(guān)（K = 5" 絲桿）。

另外，當(dāng)溫度超過70℃后，每上升15℃，潤滑脂的壽命就會減少一半。

3.3.2潤滑油脂的使用溫度

根據(jù)經(jīng)驗計算辦法是由稠化劑的滴點溫度減40℃，鋰基脂的滴點是175℃，根據(jù)計算方法，鋰基脂的最高使用溫度為：175 – 40 = 135℃，車門系統(tǒng)的使用溫度遠(yuǎn)低于滴點的溫度。

3.3.3油脂的速度值

在滾珠軸承使用下此數(shù)值相當(dāng)重要，此數(shù)值系考慮基礎(chǔ)油與皂基組合后之內(nèi)部摩擦力，通常此數(shù)值需大于（Dn Value）

軸承數(shù)值Dn Value：（軸承外徑+軸承內(nèi)徑）/2×轉(zhuǎn)速rpm

3.3.4運動副的載荷

直線軸承是車門門扇和攜門架重量的承載部件，重量約為130kg，短導(dǎo)柱的承載重量約為160 kg，平均每個直線軸承承重65 kg，每個短導(dǎo)柱直線軸承承重54 kg，載荷按圓柱面積的一半計算。

絲桿螺母副的加脂周期為21000小時，此數(shù)值為參考值，具體的加脂周期的確定需結(jié)合油脂類型及使用環(huán)境。

4.油脂選型分析

延長油脂的更換周期有兩種方式，一是客室車門系統(tǒng)的運動部件的空間進行隔離，此方案不可行;二是更換更高級別油品，延長油脂的使用壽命，結(jié)合現(xiàn)場的情況，更換的油脂為首選的方案。

4.1潤滑油脂工作環(huán)境

油脂的使用環(huán)境有兩種，庫內(nèi)停車的環(huán)境和正線運營的環(huán)境。庫內(nèi)停車時間與正線運營時間的比例為9：15，每列車每月庫內(nèi)停車天數(shù)與正線運行天數(shù)的比例為8：22，因此庫內(nèi)停車時間與正線運營時間的比例為12：55。

表2 運動副參數(shù)

部件名稱

副類型

載荷（KN/m2）

加脂量（g）

加脂周期（h）

使用溫度（℃）

速度值

長導(dǎo)柱

移動副

6.68

/

/

17-30

/

直線軸承

移動副

3.34

62

/

17-30

/

短導(dǎo)柱

移動副

3.05

/

/

17-30

/

直線軸承

移動副

3.05

16.8

/

17-30

/

絲桿

螺旋副

/

28.25

21000

17-30

0.125

螺母組件

螺旋副

/

/

21000

17-30

0.125

分油器

螺旋副

/

/

/

17-30

/

柱銷

螺旋副

/

/

/

17-30

/

尼龍齒輪

齒輪副

/

/

/

17-30

/

鋁質(zhì)齒輪

齒輪副

/

/

/

17-30

/

由于深圳地處南海之濱，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，長夏短冬，無酷暑嚴(yán)寒，雨量較多。由表4、表5中的數(shù)據(jù)可知，車輛庫內(nèi)的環(huán)境溫度為17-30℃，濕度為60-85% rh;正線車輛運行的環(huán)境溫度為23-25℃，濕度57-63% rh。

表4 車輛庫內(nèi)的環(huán)境平均溫濕度

7月

8月

9月

10月

11月

12月

1月

2月

3月

4月

5月

6月

溫度（℃）

30.5

29.5

28.5

24

21.5

17

17.2

18.4

21.4

23.5

27.2

29.6

濕度（%rh）

82

83

73

60

63

52

68

80

81

85

86

81

表5 車輛運行的環(huán)境平均溫濕度

7月

8月

9月

10月

11月

12月

1月

2月

3月

4月

5月

6月

溫度（℃）

24.5

24.3

24.1

23.7

23.4

23.3

23.2

23.2

23.4

23.8

24.1

24.5

濕度（%rh）

62

62

60

58

60

57

61

62

61

63

63

62

4.2影響油脂使用壽命的因素

4.2.1塵埃影響

客室內(nèi)塵埃和其他細(xì)小顆粒進入潤滑脂會造成金屬表面受到磨損，其中塵埃中的纖維是影響潤滑脂壽命的最大因素，纖維進入潤滑脂將導(dǎo)致潤滑脂變干，潤滑油無法正常從皂基析出，導(dǎo)致潤滑失效。

4.2.2部件磨損雜質(zhì)和水

車門潤滑部件磨損雜質(zhì)和空氣中的水會造成潤滑脂流失而讓部件金屬表面無法受到應(yīng)有的保護，由于車門系統(tǒng)是塞拉式車門，無運動部件外露，因此水氣對油脂的影響相對較小。

4.2.3潤滑過剩

由于檢修工藝造成潤滑過剩，過量的潤滑劑減小軸承等運動部件的空隙，加劇摩擦和增加運動溫度，過剩的潤滑脂像絕熱體一樣保持運動部件的高溫，影響潤滑脂的使用壽命，車門系統(tǒng)的工作部件為低速運動部件，正常工作時無局部高溫現(xiàn)象。另外，由于工藝清潔不到位導(dǎo)致油潤滑脂新舊混合使用，是油脂加速變質(zhì)，影響潤滑脂使用壽命的主要原因之一。

4.2.4油脂質(zhì)量原因

低品質(zhì)油脂本身質(zhì)量原因?qū)е掠不脱趸咂焚|(zhì)的潤滑油除了基礎(chǔ)潤滑油的質(zhì)量參數(shù)高外，還添加了特殊的添加劑，可有效提高油脂的抗氧化性等性能。

4.3油脂參數(shù)對比說明

以下對三種現(xiàn)場不同的油脂進行參數(shù)對比說明，其中RM-M型油脂為新車采用的油脂，因此列入對比。本試驗重點對3號鋰基脂和克魯伯LDS18的質(zhì)量進行對比，油脂的質(zhì)量指標(biāo)如表3所示，質(zhì)量指標(biāo)參考蘭州化物所提供的分析報告2]。

表3 潤滑油脂對比說明

項目

質(zhì)量指標(biāo)

3號鋰基脂

克魯伯LDS18

RM-M

工作錐入度，0.1mm

220～250

242

272

滴點，℃不低于

260

300

204

腐蝕（鋼片、100℃，24h）

合格

合格

合格

鋼網(wǎng)分油（100℃，24h）%不大于

3

3.2

2.1

蒸發(fā)量（99℃，22h）%不大于

2

2

2

水淋流失量（38℃，1h）% 不大于

10

8

8

氧化安定性（99℃，100h，0.770mpa）

壓力降，MPa不大于

0.070

0.040

0.030

雜質(zhì)，（顯微鏡法），個/cm3

75μm以上" 不大于

500

300

300

外觀（目測）

黃色膏狀

黃色膏狀

黑色膏狀

5.油脂使用實驗

5.1使用對比

通過對兩種不同油脂的使用情況進行跟蹤對比試驗，使用3號鋰基潤滑脂的列車為204車，使用克魯伯油LDS18的列車208車，試驗數(shù)據(jù)顯示，兩列車車門在前3個月的測量數(shù)據(jù)無明顯差異。由于潤滑油脂的引起的正線故障主有是車門開關(guān)緩慢、開關(guān)門異響和車門自動防夾，根據(jù)故障記錄，跟蹤車輛在試驗期間均無此類故障記錄。

表8 現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)總結(jié)

油脂類型

時間（月）

對比項目

外觀（目測）

功能狀態(tài)

開關(guān)門力（N）

電機電流曲線分析

3號鋰基潤滑脂

4月

淺黃

正常

21.5

電流平滑

5月

黃色

正常

22

對比正常

6月

深黃

正常

23

對比正常

克魯伯油LDS18

4月

淺黃

正常

22.5

電流平滑

5月

黃色

正常

21.5

對比正常

6月

黃色

正常

22

對比正常

測量結(jié)果無電開門力均滿足康尼車門單門無電開門力（18-28N）的要求。觀察兩種油脂的變化，經(jīng)過3個月正常使后，觀察兩種油脂的變化，油脂顏色出現(xiàn)了由淺黃到深黃的漸變，測量無電開關(guān)門力均在正常范圍內(nèi)變化，均在要求的范圍內(nèi)，無明顯的開關(guān)門阻力變化。

將使用3號鋰基脂的204車換油時間延長3個月，觀察在9月份3號鋰基脂的狀態(tài)并進行204車無電開關(guān)門力的測量，3號鋰基脂的顏色由黃色變?yōu)闇\黑色，但出現(xiàn)少面積部件潤滑油脫落，潤滑部件油脂變干的現(xiàn)象，開關(guān)門力平均值為24N，車門開關(guān)門功能正常;測量克魯伯LDS18的208車，油脂顏色為黃色，油脂狀態(tài)無異常，開門力為22N。

由對比實驗的結(jié)果可知，3號鋰基脂在抗氧化性和抗外部雜質(zhì)的性能上較克魯伯LDS18差，使用過的3號鋰基脂由于雜質(zhì)增加，顏色由淺變深。

5.2現(xiàn)場分析

5.2.1部件潤滑的設(shè)計缺陷

在對比實驗的過程中，發(fā)現(xiàn)門系統(tǒng)的運動部件只有長導(dǎo)柱直線軸承設(shè)計有專門的注油裝置，絲桿螺母副裝置和短導(dǎo)柱直線軸承無專門的注油裝置，長導(dǎo)柱直線軸承的加油方式采用注油杯加注，絲桿螺母副和短導(dǎo)柱直線軸承采用人工涂抹的方式。因為人工涂抹的方式難以控制用量及涂抹均勻，所以容易造成涂抹不勻和油脂過量。

5.2.2工藝規(guī)程的分析

表6 部件檢修規(guī)程

檢修內(nèi)容

檢修標(biāo)準(zhǔn)

均衡修

部件潤滑

用3#鋰基脂潤滑以下部件：

長導(dǎo)柱中間及兩端的非運動區(qū)域及短導(dǎo)柱表面（厚度不超過1mm）;

絲桿;

鎖鉤組件周邊;

上滑道拐角處。

均：2、5、8、11

長導(dǎo)柱直線軸承的注油孔注入適量潤滑脂（6-8克）

均：8

長導(dǎo)柱直線軸承的注油存在潤滑油脂新舊混合的弊端，為避免新舊油品混合使用的情況，注入直線軸承的油脂必需是使用壽命周期較長的油品，而規(guī)程直接規(guī)定的是3號鋰基脂。

表7 部件潤滑工藝卡

步驟

作業(yè)內(nèi)容

11

用3#鋰基脂潤滑上滑道圓弧處，要求涂抹均勻，油脂不宜過多

12

用3#鋰基脂潤滑滾輪圓周面，要求涂抹均勻，油脂不宜過多

13

在絲桿表面均勻涂抹少量3#鋰基脂（約30g），加油方法：用手掌粘一次潤滑脂，握住絲桿左側(cè)部分，來回均勻涂抹潤滑脂，再次用手掌粘一次潤滑脂，握住絲桿的右側(cè)部分，來回均勻涂抹潤滑脂，油脂不宜過多

14

用3#鋰基脂潤滑長導(dǎo)柱非運動接觸區(qū)域，要求涂抹均勻，油脂不宜過多

15

用3#鋰基脂潤滑短導(dǎo)柱表面，要求涂抹均勻，油脂不宜過多

16

用手動注油槍通過長導(dǎo)柱直線軸承的注油孔注入適量新的3#鋰基脂，壓3-4下即可

部件潤滑的工藝作業(yè)內(nèi)容3]，存在油脂過多的缺陷，由于過多的油脂吸塵后會增加螺母副運動的阻力，造成開門阻力增加，根據(jù)油脂的潤滑原理，油脂吸塵后，吸入灰塵中的纖維會吸收潤滑油，導(dǎo)致潤滑油在壓力的條件下析出，從而導(dǎo)致潤滑失效。因此，作業(yè)必需在保證有足夠的油膜厚度的情況下，盡量去除附在絲桿上的油脂。

5.2.3現(xiàn)場應(yīng)用分析

目前深圳地鐵2號線車輛車門的潤滑脂的使用有兩種，有33列車采用克魯伯LDS18油脂，更換周期為12個月，2列車采用鋰基脂，更換周期3個月。綜合上述分析的環(huán)境因素和檢修工藝，主要有以下問題。

（1）新舊油脂混合使用，由于工藝的原因，舊油脂使用后沒有徹底清潔便添加新油脂，導(dǎo)致新舊油品混合使用，舊油變質(zhì)的油脂劣化新油脂，影響新油脂的使用性能;

（2）清潔過程中使用抹布?xì)埩舻睦w維雜質(zhì)，蓋板內(nèi)部或其它部件的灰塵未清潔飄落到潤滑部件上，導(dǎo)致油脂變質(zhì)，潤滑失效;

（3）規(guī)程和工藝對潤滑部件的描述不合理，包括作業(yè)內(nèi)容、手法，導(dǎo)致潤滑部件的不到位和潤滑脂的浪費;

（4）未結(jié)合現(xiàn)場使用情況選用油脂，造成油脂價格不合理、油品不適合，油脂更換周期過短增加人工和維護費用。

6.改進措施

6.1油脂參數(shù)選擇

客室的溫度和相對濕度對油脂的蒸發(fā)量影響極小，潤滑部件的材料在油脂潤滑的兼容性方面沒有特別要求，油脂的基礎(chǔ)油的性能直接影響了部件的潤滑性能，綜合分析油脂現(xiàn)場使用的各主要因素及部件的潤滑要求，車門使用潤滑油脂的參考指標(biāo)如表9所示。

通過試驗，使用克魯伯LDS18等符合表9油脂參數(shù)基本要求的油脂，可將車門油脂的更換周期調(diào)整為一年以上，從而將原來的人工成本和列車庫內(nèi)停車時間減少75%以上。

6.2工藝的管理

在規(guī)程的內(nèi)容增加蓋板內(nèi)的定期除塵作業(yè)內(nèi)容，減少油脂工作環(huán)境的灰塵數(shù)量，是延長油脂工作壽命的重要因素。改進清潔作業(yè)，避免因清潔作業(yè)不到位導(dǎo)致新舊油脂混合使用、清潔作業(yè)過程產(chǎn)生的污染，影響新油脂的使用。

定期檢查部件的潤滑狀態(tài)，對潤滑不到位的部位進行清潔重新補油潤滑。制作油脂的采購和使用流程，減少新油脂的存放時間，使油脂的的使用更及時。

表9 油脂參數(shù)基本要求

質(zhì)量指標(biāo)

參數(shù)范圍

工作錐入度，0.1mm

240-280

滴點，℃不低于

180

腐蝕（鋼片、100℃，24h）

合格

有阻尼圈滑筒阻尼力/N

18-28N

鋼網(wǎng)分油（100℃，24h）%不大于

1.8-5.2

蒸發(fā)量（99℃，22h）%不大于

4

水淋流失量（38℃，1h）% 不大于

12

氧化安定性（99℃，100h，0.770mpa）

壓力降，MPa不大于

0.050

7.總結(jié)

根據(jù)現(xiàn)場的情況，油脂的使用需考慮油脂的抗氧化、抗周圍介質(zhì)的性能指標(biāo)，由油脂的質(zhì)量指標(biāo)對比可得，由于3號鋰基脂的氧化安定性及抗周圍介質(zhì)的性能指標(biāo)不及其它油脂，在現(xiàn)場的應(yīng)用易產(chǎn)生氧化變質(zhì)，在油脂部分產(chǎn)生氧化后容易從部件上分離脫出，導(dǎo)致部件由于未及時得到潤滑而產(chǎn)生銹蝕，產(chǎn)生開關(guān)門異響，影響車門的使用性能。選用較高抗氧化和抗外部雜質(zhì)的油脂，可有效的延長潤滑油脂更換的周期，節(jié)約人工成本和庫內(nèi)停車時間。

由表9油脂的基本參數(shù)要求和現(xiàn)場的應(yīng)用分析，在預(yù)算的范圍內(nèi)應(yīng)盡量選用高抗氧化性、高耐磨性、抗周圍介質(zhì)的油脂。而客室內(nèi)部清潔和工藝的優(yōu)化是延長油脂更換周期的考慮的主要因素，定期對潤滑部位狀態(tài)進行檢查，積累建立車門系統(tǒng)潤滑的數(shù)據(jù)庫并定期分析，更高效地對車門系統(tǒng)進行保養(yǎng)維護。

根據(jù)深圳地鐵2號線車門系統(tǒng)潤滑使用的油脂做以下比較，以35列車2100套門算。

表10 綜合效益比較

每列車上線產(chǎn)生的效益為4.6萬元，將產(chǎn)生455.4萬元的可用資源

使用克虜伯油33列車年增加成本：15.94 -12.40=2.46（萬元）;

使用克虜伯油33列車減少庫內(nèi)列車停時：33 ×（4-1）=99（天）;

使用克虜伯油33列車減少人工消耗：33 × 15×（4-1）=1485（小時）;

由以上表格數(shù)據(jù)可知，3號鋰基脂的單價為最低，但消耗人工最大，列車庫內(nèi)停車時間最長（4天），潤滑效果不及克魯伯LDS18，克魯伯LDS18的單價最高，列車庫內(nèi)停車時間為3號鋰基脂停車時間的25%，消耗人工為3號鋰基脂的25%且潤滑效果較理想。

參考文獻：

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