車輛輪對（duì）及其磨耗

輪對是地（dì）鐵車輛走行部中重要的部件之（zhī）一，由於其承受較大的靜載荷和動載荷，要求（qiú）各組成部件要有足夠（gòu）的強度和安全係數（shù）。隨著輪軌技術的迅速（sù）發展，加上輪軌硬度的合理（lǐ）匹配，整體輾鋼輪已在地鐵車輛中普遍使用。整體輾鋼輪取消了傳統可鑲裝的輪箍，即輪箍與（yǔ）輪心一體，具（jù）有高強度、高硬（yìng）度和良好的耐磨和耐熱性能，但由於沒有輪箍，輪徑到限，必須整體更換輪心。車輛通過曲（qǔ）線是靠輪對進行導向（xiàng）的，曲線越多半徑越小，輪對的輪緣與鋼軌接觸越多，輪緣磨損就越嚴重。地鐵線路的（de）設計受到城市（shì）地形、地質（zhì）、地下管（guǎn）線，建築（zhù）分布以及施工（gōng）條件、交通便利等因素的製約，因此存在（zài）不少小半徑曲線。

地鐵車輛使用的整體輾鋼輪規定，新輪輪徑為840mm，到限為770mm。另外，交（jiāo）流（liú）傳動的（de）動力車對各車輪的輪徑差規定嚴格（gé），同軸的兩輪直徑之差不超（chāo）過1mm，同一動車轉向（xiàng）架各輪徑差不超過2mm，同一節車各（gè）輪徑差不超過4mm，輪緣厚度為32~26mm，其踏麵質量對運行的平穩性、安全性關係重大。如1對輪對的（de）踏麵刺離或輪緣到限，就要采用不落輪鏇車床加工1節車的輪子，每次單邊切削量達25mm。根據此切削量來推算，新輪Z多鏇輪加工3次就到限，一旦到限必須（xū）分解轉向架，輪對送廠更換輪餅。花費了（le）大量（liàng）人力（lì）和費用不用說，對（duì）於1個車輛段來說，車（chē）輛（liàng）檢修停時保證（zhèng）是正常（cháng）運營的關鍵，而超（chāo）大修程必然造成檢修停時延長，車輛利用率降低，車輛使用緊張，同時也造成輪對的備品周轉困難，1輛6節編（biān）組地鐵車輛（liàng）有24對輪子，更換時需較多的輪對備品。一（yī）旦備品供應不上，車輛就處於待修狀態，無法正常上線，而且還造成車庫（kù）股道使用緊張。檢修停時（shí）與（yǔ）備品（pǐn）周轉對於車輛段來說是至關重要的，檢修是有時效性的（de），故障車必須按計劃搶修出庫，隻有這樣才能使安全（quán）、質量、場地、運用得到有序可控。

現在鐵路機務段DF4D、DF11、DF11G機車檢修時常碰到因輪徑到限造成整體（tǐ）輾鋼輪備（bèi）品跟不上，甚至連廠家都來（lái）不及供應。一些地鐵運（yùn）營公司，在曲（qǔ）線半徑小的線路上已經碰到（dào）輪緣加工的問題。同時軌道和輪子是（shì）1對（duì）摩擦副，減少輪緣的磨損還要考慮鋼軌的磨耗，如果鋼軌磨損到限而更換，在（zài）經濟上也是一次很大的投入。為了解決（jué）輪緣和鋼軌的磨耗問題，確保輪對1個廠修期（qī）(12年左右（yòu）)的使用壽命，在地鐵車輛加裝輪緣潤滑係統，減少（shǎo）輪緣磨耗是必要的。

輪緣潤滑係（xì）統的工作原理

輪緣潤滑係統（tǒng）分單線、雙線兩種。圖1所示油氣混合後直接進入（rù）噴嘴，稱它為單線。圖2所示，每個噴頭都要接單獨的油管和（hé）氣管，每個（gè）噴嘴前都需要1個連接（jiē）塊，這裏稱它為雙線。

雙線潤滑係統由控製器、電控閥、油脂罐、噴嘴組成，經電控閥的壓縮空氣分兩路輸出，一路（lù）經脂罐、噴頭進脂（zhī）口將定量油脂壓人噴頭；另一路壓縮空（kōng）氣（qì）進入噴頭進氣口（kǒu），將噴頭內（nèi）的油脂霧化從噴嘴噴出。該（gāi）型潤（rùn）滑（huá）係統在鐵路機車上（shàng）廣泛使（shǐ）用，如華（huá）寶型(HB) 裝置，該係統是利用機車風源將儲脂罐內的JH型專用石墨潤滑（huá）脂經噴頭間斷（duàn）地噴射到輪緣根部，以達到減少車輛輪緣與鋼軌之間有害磨損。電控器是實現該係統自（zì）動控製（zhì）的關（guān）鍵部件，HB-2型可在電（diàn）控器上設定2次噴（pēn）油之間走行的距離，每次噴油時（shí）間為2s。2000年，鐵科院金化所設計開發了一種（zhǒng）能夠控製輪軌潤滑係統實現自動定時噴脂控製裝置(新的HB-3型輪軌潤滑裝置)。該電控器實現係統的定時噴脂模式，利用機車（chē）車載地麵數據（jù）提供的線路斷麵信息（xī），開發（fā）了相應軟件，能夠與彎（wān）道傳感器配套使用（yòng），更能夠實現（xiàn）多種潤滑形式，具備彎道（dào）智能化加量潤滑功（gōng）能。它可（kě）以正確識別線路斷麵(直線、左（zuǒ）、右彎道)，對直線和曲線采用不同的噴脂（zhī）控製模式，通過上述措施（shī），可以使機車車（chē）輛通過曲線時保持更加合理的潤滑狀態，進一步減少輪緣（yuán）磨耗，也可減少曲（qǔ）線地段鋼軌（guǐ）磨耗。另外，在HB-2型基礎上加裝了分水過濾器，降低了噴頭及（jí）電空閥的故障（zhàng）率；設計了新型（xíng）油（yóu）脂罐，提高了安裝可靠性。

圖1所示（shì）單線（xiàn）輪緣潤滑係統由氣動泵（bèng）、空氣電磁閥、油氣分配（pèi）器（qì）、噴嘴和控製（zhì）裝置組成。氣動柱塞泵通過車輛的壓縮空氣將潤滑劑打人油氣混合塊，潤滑劑和壓縮空氣在油氣混合塊中混合，借助壓縮空氣（qì）的（de）作用，經分配器分配供送到噴嘴，直接噴射到輪緣上(圖（tú）3)。

隨著車輛行駛速度的提（tí）高，輪緣周邊產生的離心力使潤滑膜增厚，潤滑劑在（zài）離心力作用下極易甩出。試驗表明當顆粒直徑大於（yú）0.4mm，離心力會使潤滑劑飛濺。如果潤滑係統噴射速度高，顆粒直徑小（xiǎo），那麽（me）潤滑（huá）劑並不會（huì）飛（fēi）濺開來。避免（miǎn）潤滑劑的飛濺，不僅使潤滑（huá）劑的消耗小，同時又避免了（le）潤滑劑對車輛和沿線的汙（wū）染。在德國聯邦鐵路局的（de）試驗表明，噴射出來的潤滑劑的顆粒直（zhí）徑小於0.4 mm車（chē）輛行駛速（sù）度達到300km/h時，連續噴射40次也沒有發現鋼軌上有多餘的潤滑劑。另外車輪和（hé）鋼（gāng）軌之間的表麵壓力極高，潤滑劑的耐壓性能必須（xū）要好，在潤滑劑中必須（xū）含有較高比例的固體極壓添加?，如精（jīng）細的石墨等。在單線潤滑係統（tǒng）中，泵和噴（pēn）嘴之間的中間管道大約含有10%的潤滑劑和90%的壓縮空氣，這樣的比例使（shǐ）壓縮空氣在噴射過程中能夠對潤滑（huá）劑形成精細油（yóu）膜層。在壓縮空氣的作用下，添加高比例耐壓固（gù）體顆粒的潤（rùn）滑劑，以150~ 200m/s的高速度噴到（dào）輪緣上，用以保證車輛在高速（sù）行駛的狀態下，噴射出的潤（rùn）滑劑能突破車輪周圍的空（kōng）氣流和行車風而精細地覆蓋（gài）在車輛輪緣上。噴到輪緣上的油（yóu）膜層的厚度達到0.001mm，寬度為10~ 15mm，10~ 30mm³的潤滑劑量在（zài）數秒鍾內以Z精細的顆（kē）粒噴在（zài）輪緣上。如氣動泵采用定量泵，噴射時間（jiān）越長，穎粒越精細，但壓縮空氣容量有限，因此噴射不（bú）是連續的，而是每隔一段時間噴（pēn）射（shè）1次（cì），每次持續（xù）6~ 10s的時間。潤滑劑的噴射間隔可（kě）以取決於（yú）時間，也可取（qǔ）決於行駛距離；車輛處（chù）於彎道時可（kě）以（yǐ）采用彎道傳感器或車載地麵數據係統來提供彎道的位置，此時適當加大曲線（xiàn）外側輪緣的噴射劑量。當車輛時速低（dī）於（yú）某值時停止工（gōng）作，確保車輛在靠站或（huò）停車時潤滑係統不工（gōng）作。

隨著自動化程度提高，潤滑係統的（de）控製器已經以微（wēi）處理器為基（jī）礎，以距離、速度、曲線（xiàn）或任何的組合為基礎（chǔ）將潤滑周期Z佳化。通（tōng）過程序編人（rén）可以在噴（pēn）砂、刹車和低（dī）速操作期間避免（miǎn）潤滑（huá）。當機車在彎道（dào）中（zhōng），曲線感（gǎn）應器能感應到（dào），並增加對彎道外側的車輪的潤滑（huá）。

我國鐵路係統研製出一種輪（lún）軌固體潤滑裝置，該裝置由輪軌固體潤滑棒和潤滑棒承載固定機構組成，具（jù）有運用成本低（dī）、減少機車輪緣（yuán）磨耗、可提高機車動輪（lún）踏麵的貼合穩定性（xìng）、安裝使用維修保（bǎo）養方便、汙染小等特點，能滿足鐵路（lù）機車（chē）運用的要求。濟南西機務段在NDS機車上使用重力式輪緣幹（gàn）式潤滑裝置（zhì），經過6年的運用情況表明，重（chóng）力式輪緣固體(幹式)潤（rùn）滑裝置（zhì）設計簡單可靠、無維（wéi）修、易管理（lǐ）、成本低，幹式潤滑（huá）劑具有附著力強（qiáng）、易成膜、抗極壓（yā）、長效性好，減磨效果非常突出，輪緣磨耗率由0.37mm/萬km下降到0.18mm/萬km。

采用輪緣潤（rùn）滑係統的效果

輪（lún）緣潤滑係統小巧簡單、經濟收益大。

(1)輪緣磨損大大減少，極大延長了車輪和軌道的使用壽命。德（dé）國聯邦鐵路局技術中心經過（guò）調研發現，在實際應用中，在1條（tiáo）彎道較多的線路上，以往機車車輪在下（xià）一次修磨周期到（dào）來之前能夠行駛的距離僅有1萬（wàn）-2萬km，而在安裝使用了輪緣潤滑（huá）設備後，同樣的線路條件下，這（zhè）個距離可（kě）以增加到10萬（wàn）~20萬km。目前，在使用了性能優良的輪緣（yuán）潤滑設備（bèi）後，在下一次修磨周期到來之（zhī）前，機車行（háng）駛的距離已經達到40萬km甚至更多（duō）。

(2) 降低了噪聲，特別在彎道和道岔上（shàng）。車輛行駛時的噪（zào）聲以往能（néng）達到100dB,在彎道和（hé）隧道中行（háng）駛（shǐ）時甚至更高;而地鐵在城市或（huò）居民區中穿行，噪聲直接影響乘（chéng）客（kè）的舒適度，並打擾沿線居民。采（cǎi）用性能優良的輪緣潤滑（huá）係統，在減輕（qīng）車輪及（jí）軌道之間磨損的同時還降低了噪聲。在匈牙利布達佩（pèi）斯（sī）的測量（liàng）結（jié）果表明（míng），采用性能（néng）優良的輪（lún）緣潤滑係統後，噪聲值降低了30dB，減弱了原來車輛運行時吱吱刺耳的噪聲，也避免了轉彎時在車輪和軌道之間蹭出火花。

(3)減少運行阻力，降低了列車（chē）脫軌概率。輪緣、鋼軌角摩擦力過大易導致列車車輪出現攀爬出軌。采用輪緣潤滑後鋼軌角粗糙（cāo）度（dù）降（jiàng）低，摩擦阻力減少。

(4)現在輪緣潤滑係統使用的潤滑劑一般是生物可降（jiàng）解的合（hé）成油，是流動性的脂類，另外在合成油中填加高比例固體顆粒成份（fèn），如石墨二（èr）硫化鑰鋁粉等，可顯著改善輪緣的抗磨損性能，不會（huì）增加環境汙染（rǎn）。

（來源：軌道（dào）科技網（wǎng））