中车大同电力机车有限公司 山西大同 037038
摘要：本文通过对固体轮缘润滑装置的介绍及固体轮缘润滑装置的原理、功能、安装的说明，分析了固体轮缘润滑装置推广的意义及可行性。
关键词：固体轮缘润滑装置；推广；可行性
1前言
随着我国当今铁路的快速发展，列车运行中，机车轮缘在进入曲线轮轨时的负载磨耗磨损问题日显突出。减少轮缘磨耗，延长机车轮缘的使用寿命，对机车加装改造轮缘润滑装置已是当前所必需的。目前，国内使用固体润滑装置的机车包含各型内燃机车、电力机车包含SS系列及HXD3机车。
2轮缘润滑技术种类及现状
在解决机车轮缘磨耗磨损的问题上，国内外轮缘轮轨润滑技术有两大类：
2.1车载轮缘喷脂润滑系统
这个系统在和谐机车除HXD3机车以外在出厂时已经配备。通过长期跟踪试验发现喷脂润滑与固体润滑的使用条件具有明显的区域性。对于降雨量小，风沙天气多的北方地区采用喷脂润滑效果较差。由于液态油脂与风沙泥土混合附在轮缘表面伴随机车运行，会严重加剧轮缘磨损，加速钢轨剥离掉块。其二，液态油脂在北方低温、冰冻等恶劣的自然环境条件下，流动性急剧下降，空转断油等故障频发已是不争的事实。其三，液态油脂在使用中对机车及环境污染也属较大问题。以唐山机务段使用的HXD2B机车为例，出厂后采用油脂润滑，由于该油脂润滑技术存在油泵故障、油管堵塞、风管路漏风等诸多因素，导致轮缘的减磨能力下降，具体问题如下：
2.1.1轮喷故障率高
原安装使用的南京贝奇尔机械有限公司和上海莱博斯（REBS）系统两套轮喷系统混用，通过使用检修发现喷脂器系统修程检查中频繁发生故障，重点表现为，轮喷下油量大或者轮喷不喷油等故障频发。
2.1.2维修费用高
（1）由于安装的两套轮缘喷油器设备，配件、油脂造价昂贵且精密程度要求较高，一旦发生故障，轮喷系统泵体不可分解，只能采取更换新泵的办法，造成大量成本浪费。
（2）现使用轮喷脂为单价270元∕㎏，通过两个整备车间油脂使用情况统计，每年油脂使用费用200万元左右，成本支出大。
2.1.3影响运用安全
喷油器的油脂雾化后高压喷洒在轮缘踏面上，在轮对的高速转动离心力的作用下，很大一部分甩落在转向架和车 体底架上，一是造成很大的环境污染，二是由于油泥的覆盖，增大了转向架、单元制动器、扫石器等部件裂纹的检查难度，给机车运用安全埋下隐患。
2.2车载轮缘固体润滑系统
固体润滑是解决轮缘润滑的一种新措施，也是轮缘润滑材料的发展方向。固体润滑与液态油脂相比，不受风沙、低温等恶劣气候的限制，具有抗压性高、附着力强、低耗高效、不污染机车及环境，且润滑装置简单可靠，维修方便，故障率低等优势。
3固体轮缘润滑装置的技术特征
3.1技术特征
固体轮缘润滑装置是一种靠弹簧自动推力的装置，该装置中使用的润滑材料为长方形截面棒状结构的润滑棒，是将固体润滑棒安装放进装置体内，采用内弹簧推力杆结构，在弹簧的推力作用下，使润滑棒与机车轮缘保持实时紧密接触摩擦，在摩擦界面间形成固体润滑膜，由于固体润滑是一种以界面润滑原理取代油脂流体润滑原理的新型高分子复合润滑，它具有很高的抗压性且摩擦系数小，能在摩擦界面形成固体润滑膜，可以防止金属表面微观凸起穿透润滑膜，隔开摩擦副表面，从而起到减磨润滑作用，能够有效的延长机车轮缘的使用寿命。
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3.2 主要技术参数
1）装置尺寸：D2、5轮对：长450mm 工作行程 350mm /D1、6轮对：长380mm 工作行程 300mm
2）安装调整尺寸范围：45°角；行程 40mm
3）、使用温度：-40℃—80℃
4）、内弹簧工作推力：8±2N
5）、使用机车最高速度：≦170km/h
6）、润滑棒规格：20mm×40mm×160mm
20mm×40mm×200mm
7）、润滑碳棒磨耗量不大于0.8mm/100km
3.3 安装技术要求
确保碳棒与轮缘根部接触良好，保持垂直；满足2、5位轮对横动量±18mm要求；满足轮径最大1250mm，最小1150mm装置调整范围；满足轮径变化时装置角度变化，确保与轮缘根部可靠接触；满足机车部件防脱要求，确保不脱落。焊接部位无裂纹，螺栓紧固后要做好防松标识。
4固体轮缘润滑装置与原车轮缘喷脂润滑装置安装差异及解决
4.1 HXD2B电力机车原车装有的轮缘喷脂润滑装置只在1、6位轮对装有，现为了解决2、5位轮对轮缘润滑不到位磨耗严重的问题，固体轮缘润滑装置安装位置为安装于第1、2、5、6位轮对，比原来增加了两根轴，共安装8套。
4.2各种机型可根据不同转向架的设计空间，制定不同的安装方案，HXD2B机车固体轮缘润滑装置安装于第1、2、5、6位轮对。在安装1、6位时，利用了机车原有轮喷嘴安装座，保证装置与轮缘根部角度垂直，并且保持10-15mm间隙；2、5位安装时需要在D1、2或者D5、6位轮对之间转向架侧梁下方，距离侧梁内侧100mm，靠近D1、D6轮对250mm处可靠焊接安装座，保证装置与轮缘根部角度垂直，并且保持30-35mm间隙。
4.3 HXD2C机车构架与HXD2B机车构架结构基本相同，改造方法一致。新八轴机车构架为B0-B0型，且每台构架上共有四个轮缘润滑器喷嘴座，改造则可安装在原有的轮缘润滑器安装座上。
5技术成熟程度
目前，各型内燃机车和HXD3型机车已经安装使用了固体轮缘润滑装置，该技术的使用安装属于成熟技术。唐山机务段先对2台HXD2B机车进行了改造，经过24月运用试验，经检验测试，轮缘平均磨耗速率由原来的1.5mm/10km 下降至现在的0.8mm/10km，碳棒平均磨耗量为50.21mm/10km，对减缓了轮缘的磨耗效果显著，可有效地延长了轮对的使用寿命。该装置试验阶段轮缘润滑碳棒未出现掉块、断裂、扭曲变形等故障。
2016年检修唐山机务段的车，将机车原有的轮缘喷脂润滑系统改为固体轮缘润滑装置。
6、固体轮缘润滑装置推广的意义
目前，北京铁路局机车约有1800台，也就是说，有1万多个车轮在运营中。车轮消耗主要是指磨损后车轮的维修和更换，通过改善轮缘磨耗，不但可以明显改善轮轨摩擦磨损的现状，而且可以节约能源和原材料，大大降低消耗，取得显著的经济效益。从北京局调查了解，由于车轮维修或全部更换，平均每台机车每年所需人工费和材料费分别为4万元和45万元，这尚不包括因修理或更换时机车的停运损失。按北京铁路局1800台机车推算，仅机车车轮的维修费用就近9000万元。使用固体轮缘润滑装置，可大大的降低维修费用。具体表现为：
6.1轮喷油脂消耗大幅降低
据统计，唐山机务段丰润整备车间1-9月份总共油脂支出936360.00元，唐山整备车间1-9月份总共使用1910公斤，支出515700.00元，核算到单台机车每月支出费用1829.70元；润滑碳棒每根单价80元，7月22日至10月21日核对两个整备车间用料情况，共计使用90根，价值7200.00元，核算到单台机车每月支出1200.00元，按照比价估算，按90台HXD2B机车年节省费用680076.00元。
6.2轮喷配件费用显著下降
原轮缘喷脂器轮喷泵单价11000.00元∕台，轮喷喷嘴单价280.00∕个，而单套固体轮缘润滑装置费用1250元，易损部件只弹簧给进推条，如果只更换弹簧成本不超过50元。
6.3减少轮对镟修、换修费用
6.3.1减少镟轮费用
安装固体轮缘润滑装置后可减少轮对镟修费用。
6.3.2减少换轮费用
安装固体轮缘润滑装置后，每台机车的镟轮公里数由20万km延长至36万km，车轮寿命由60万km延长至160万km。按照总公司规定的C4修修程走行55万公里计算，机车完全可以达到进入C6修修程后轮对在进行正常更换。
综合上述，安装使用内推式防脱型固体轮缘润滑装置，可大大节约机车每年可节约轮对维修费用。
7、结论
固体轮缘润滑装置润滑作用良好，能够将轮缘磨耗大大降低，且成本低，能够取得较大的经济和社会效益。虽然在安装上新八轴机车的轮喷座与HXD2B机车与HXD2C机车略有不同，但是只要在安装焊接时调整固体轮缘润滑装置的安装座焊接位置就可完全满足，所以固体轮缘润滑装置可以推广至其它车型。
论文作者:张茂,高峰,王君杰,张峰
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/9
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