干式和濕式輪緣潤滑裝置對比分析

王清永 張玉琢

摘 要：本文介紹了兩種典型的輪緣潤滑裝置，并重點對兩種輪緣潤滑裝置的各種性能指標和優(yōu)缺點進行了對比分析，以便用戶和設計人員權衡利弊，選擇出適合于具體環(huán)境和具體項目的輪緣潤滑裝置。

關鍵詞：軌道車輛；干式；濕式；輪緣潤滑；輪緣磨耗

中圖分類號：U260 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）17-0000-00

1概述

列車在軌道上運行，必然會產生輪軌磨耗。如何減緩輪軌磨耗，延長輪對及鋼軌使用壽命，是當前國內城市軌道車輛研究的焦點[1-3]。為了減少鋼軌和車輪輪緣磨耗的目的，國內城市軌道車輛普遍采用干式和濕式兩種輪緣潤滑裝置，兩種設備的采用降低了列車運行的阻力，降低了因列車輪對與鋼軌摩擦產生的強烈噪音[4]，既保護了環(huán)境，節(jié)約了能源，并且提高了列車運行控制效率與運營維護費用。

2兩種潤滑裝置的介紹

車輛運行時，采用輪緣潤滑（即在輪軌上加潤滑劑），能夠有效減少輪緣磨耗、降低輪軌噪音，尤其是在車輛通過道岔、彎道和隧道時。當前，輪緣潤滑主要采用干式（固體）潤滑和濕式（液體）潤滑兩種輪緣潤滑裝置。

2.1干式輪緣潤滑裝置

干式輪緣潤滑系統(tǒng)一般由潤滑裝置及固體潤滑塊組成。干式輪緣潤滑裝置固定在轉向架上，潤滑塊安裝于潤滑裝置內，用恒力彈簧壓緊，均勻的向潤滑塊施加壓力，使?jié)櫥瑝K緊貼輪緣，安裝方式如圖1所示。在車輪運動過程中，潤滑塊先潤滑接觸車輪的輪緣形成一層薄膜，當輪緣與鋼軌接觸時，這層薄膜轉移到鋼軌，鋼軌再潤滑下一個車輪的輪緣。由于潤滑劑是連續(xù)涂在輪緣上，所以在輪緣內側形成一層均勻的、連續(xù)的金屬膜；輪緣在鋼軌側面滑動時，合成樹脂、聚合油便載著固體潤滑材料轉移到鋼軌內側面上，形成一層干式潤滑膜。從潤滑原理分析，干式潤滑近似液體摩擦。當薄膜減少時潤滑塊再潤滑接觸車輪的輪緣，周而復始。

固體潤滑塊由成型樹脂、潤滑劑、偶聯(lián)機團、親金屬機團、活性劑及其他填料組成。無石墨及金屬成分不會對軌道接地及雜散迷流系統(tǒng)造成破壞。

一般情況下固體潤滑塊不需要安裝全部車輪，根據線路及車輪情況一般只需要25%--50%的車輪安裝即可，配置方式如圖2所示。

2.2 濕式輪緣潤滑裝置

濕式（液體式）輪緣潤滑裝置一般由控制系統(tǒng)、壓力系統(tǒng)、管路、油缸、噴嘴等組成，具體形式如圖3所示，其系統(tǒng)部件多、結構復雜。一般情況下采用距離、時間及彎道（傾角）混合控制原理進行噴灑，潤滑油的作用距離一般為120至200米左右。系統(tǒng)使用的潤滑油為增加附著力及潤滑效果，會在潤滑油脂中添加一定量的固體顆粒，如石墨、鋁粉等潤滑劑。潤滑劑的耐壓性能好，因為車輪和軌道之間的表面壓力極高，且潤滑劑有很強的粘性，其粘附力大于車輪轉動的離心力，潤滑劑中含有較高比例的固體極壓添加劑，如精細的石墨等，能使車輪的消耗及磨損大幅降低。

潤滑劑噴射持續(xù)的時間設定為6-10秒，一個噴射周期結束后，系統(tǒng)暫停工作直到車輛運行的距離達到設定值時再開始另一個噴射周期，如此循環(huán)往復。潤滑劑的噴射間隔取決于設定時間，還可以采用彎道傳感器來檢測彎道的位置并在車輛駛入彎道時適當加大噴射劑量。

濕式輪緣潤滑裝置的使用大幅減少了車輪輪緣的磨損，減少了由于輪緣磨損而對車輪進行修磨的次數及維修費用；降低了噪音，尤其是在彎道和隧道中；維護量小，輪緣潤滑裝置盡可能少地設置運動部件，因此幾乎不需要維修，只需定期加油即可；耗油量很小，車輛平均行駛5000公里的耗油量只有1L；濕式輪緣潤滑裝置初裝費用高，但由于濕式輪緣潤滑裝置潤滑劑的噴射間隔是取決于時間或取決于行駛距離，這樣減少了潤滑劑的消耗，節(jié)省了運營成本，也降低了維護成本[8]。

濕式輪緣潤滑裝置基本安裝在50%的車輛編組上，且只在每列車前后兩端Tc的導向輪對上各安裝一套，配置方式如圖4所示。

3干式與濕式輪緣潤滑裝置對比分析

3.1 潤滑效果對比

從潤滑效果上來分析，綜合分析了國內地鐵運營情況，濕式潤滑效果更好，表1為國內地鐵運營情況匯總分析，明顯看出，采用濕式輪緣潤滑裝置的輪緣磨耗率為0.05mm/萬公里，優(yōu)于干式輪緣潤滑裝置。

3.2 潤滑原理對比

濕式輪緣潤滑系統(tǒng)通過帶潤滑油箱的氣動活塞泵將壓縮空氣與潤滑劑的混合物經分流器輸送到噴嘴，進而對輪緣與軌道之間的摩擦副進行潤滑。其中彎道傳感器將其輸出的控制信號傳送給控制單元，從而實現(xiàn)控制單元對整個潤滑系統(tǒng)工作周期的準確控制。

干式輪緣潤滑系統(tǒng)采用點對點的固體潤滑方式，實時潤滑，在車輪運動過程中，潤滑塊先潤滑接觸車輪的輪緣形成一層薄膜，當輪緣與鋼軌接觸時，這層薄膜轉移到鋼軌，鋼軌再潤滑下一個車輪的輪緣。由于潤滑劑是連續(xù)涂在輪緣上，所以在輪緣內側形成一層均勻的、連續(xù)的金屬膜。潤滑介質與輪軌的附著力強，潤滑劑在固定界面內轉移，不產生飛濺，對轉向架及車下設備、通信設備不會造成污染。

3.3 安裝組成及故障率

液體式輪緣潤滑系統(tǒng)結構復雜、系統(tǒng)部件多。輪緣潤滑系統(tǒng)基本上是免維護的，泵也是自潤滑的。過濾器在潤滑劑和壓縮空氣都很臟的情況下才需要清洗。但由于系統(tǒng)的動力來在于壓縮空氣，常會發(fā)生油氣混合不均勻，分配器堵塞，無法順利噴出潤滑油。干式輪緣潤滑系統(tǒng)結構簡單，穩(wěn)定可靠，故障率比較小，不會破壞踏面黏著。

3.4 采購成本和后期使用費用

從采購成本上分析，濕式輪緣潤滑裝置部件多，系統(tǒng)復雜，成本明顯高于干式；從后期使用費用上考慮，濕式費用少于干式，如果列車使用壽命按照30年計算，總體費用濕式占優(yōu)，具體如表2所示。

3.5 從其他方面進行優(yōu)缺點分析

針對兩種潤滑方式，從其他角度來講，各有優(yōu)缺點，具體如表3所示。

4結語

軌道車輛采用輪緣潤滑裝置，不僅可有效降低輪緣的磨損程度，延長更換輪對的使用年限，更可提高列車的行駛速度與載重能力，在整體上降低車輛的維修成本，大大提升其經濟效益。具體采用何種輪緣潤滑裝置，需要根據具體環(huán)境和具體項目進行綜合分析，從根本上，對輪緣磨耗率來講，濕式優(yōu)于干式輪緣潤滑裝置。

參考文獻

[1]吳勝權，黃振暉，曹源.有軌電車路權配置與信號系統(tǒng)選擇[J].中國鐵路，2014，（8）：97-99.

[2] 趙克楠.輪緣潤滑裝置在軌道車輛上的應用[J].科學技術創(chuàng)新，2016，（26）：127-127.

[3]曹源，唐濤，徐田華，穆建成.形式化方法在列車運行控制系統(tǒng)中的應用[J].交通運輸工程學報，2010，10（1）：112-126.

[4] 馬永靖.動車組電控濕式輪緣潤滑系統(tǒng)設計簡介[J].鐵道車輛，2015，53（10）：21-22.

收稿日期：2018-06-05

基金項目：國家重點研發(fā)計劃，名稱：時速250公里以上貨運動車組研制--走行姿態(tài)檢測（2017YFB1201304）。

作者簡介：王清永（1983—），男，漢族，山東菏澤人，碩士研究生，高級工程師，就職于天津市地下鐵道運營有限公司，職務：車輛中心經理，研究方向：城市軌道交通車輛運用管理。