1. 研究目的与意义(文献综述)
现代轨道交通运输领域中, 轮轨摩擦与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, 因此受到各国铁路部门重视。随着列车运行速度的进一步提高, 轮轨润滑问题变得越来越突出。近几年来,随着牵引动力改型,70t重型车辆的不断增加,运量增长较快,速度提高较大,随之产生的钢轨和列车车轮磨损问题日趋严重。特别是在繁忙干线和山区线路半径<600m的曲线外股钢轨侧磨加剧,这样不仅给养护维修带来许多工作,而且大大增加了运营的成本和对运输的干扰,造成机车车辆和线路的养护维修成本明显增加,行车质量降低。据工务系统换轨统计数据分析,我国铁路有20%~30%的线路区段钢轨磨损率数据超过国外严重磨损率水平,大约有60%的曲线区段钢轨因车轮冲压摩擦造成钢轨顶面波磨及侧磨严重损伤。
目前国内外正线钢轨润滑主要有油脂润滑和固体润滑两种方式。油脂润滑主要有:人工涂油、车载钢轨涂油系统和轨道旁地面涂油系统等三种方式;固体润滑主要有:固-液-固润滑方式。润滑油或润滑脂及涂覆装置存在油楔效应、温度适应性差、易喷涂到轨顶、污染环境,涂覆设备复杂、投资大等问题;固-液-固润滑方式存在润滑膜附着力较差,有效作用距离短,润滑膜厚且摩擦系数大,涂覆装置仍然存在涂覆位置不够准确的问题等。开发研究具有良好附着能力、长效性、抗极压性以及较小摩擦系数的车载式自补偿性能润滑材料(棒)及其智能化涂覆装置是工务系统钢轨维护一个迫在眉睫的课题。
轮轨润滑是一个非常复杂的问题,准确地将润滑材料涂覆到需要部位是关键的一环。浙江宝晟铁路新材料科技有限公司在机车轮缘和钢轨已有的减磨技术基础上,通过科技创新、综合改造,突破传统润滑减磨理念,克服了一系列固有技术“瓶颈”,创新性的研发成功“固液固润滑材料涂覆”、“固体润滑复合棒涂覆”两种不用的新型润滑涂覆方式,向自动化、智能化、精细化和高效化等目标进发,以适应高速、重载、高密度现代化铁路及轨道交通机车轮缘和钢轨日常维护的需求。目前国内已有12.5万公里铁路、2.2万公里高铁线路,据市场部门测算,实施机车轮缘和钢轨润滑减磨的比例还不足5% ,市场容量约为500亿元/年,随着我国〝一带一路〞战略和《中长期铁路网规划》的出台,在〝十三五〞期间全国铁路建设将进入一个全新的发展阶段。由此可见,机车轮缘和钢轨润滑材料及涂覆装置也将会获得迅速发展和更大的市场需求。
2. 研究的基本内容与方案
(1)基本内容:对固体润滑复合棒原料的筛选与改性,智能材料配方设计及优化,工艺设计及优化,外观设计优化,以智能边界润滑材料为基础,在保证摩擦系数、燃点、闪点、熔点等满足使用条件的前提下,能设计兼顾润滑膜附着力大、极压抗磨、环保、流变、降解、降噪等综合性能的固体润滑复合棒配方并优化配方。解决固液固材料熔点低,易产生油楔,喷涂不准确,即易受车速、风力的影响而喷涂到轨顶面,复合材料混合相容性不理想,润滑膜太厚造成浪费等一系列问题。对涂覆装置包括电控板,传动系统,gps定位系统,视频监控系统,涂覆支架及涂覆导管的研究。解决固液固涂覆设备存在涂覆位置不够精准问题 ,设备需要在地面预先加热,在使用过程还需要加热保温,操作较繁复,存在安全隐患,对弯道位置没有精确定位措施,导致涂覆过程出现偏差,由于欠超高,导致位置出现偏差,没有采取纠正措施等问题。从而使涂覆过程更合理,装置结构简单、涂覆精准、操作方便、设备制造成本低。
(2)设计目标:优化厂房布局,加强工艺流程衔接,提高生产自动化程度,提高企业生产质量和生产效率,降低企业能耗等。
(3)拟采用的技术:配方设计,正交试验,工艺设计,性能测试,结构表征等手段。
3. 研究计划与安排
2020年3月6日-2020年3月15日:搜集资料,阅读文献
2020年3月16日-2020年3月25日:填写《开题报告》和外文翻译
2020年3月26日-2020年4月15日:填写《中期报告》
4. 参考文献(12篇以上)
[1]《轮轨摩擦学》,金学松,刘启跃编著,中国铁路出版社,2004年
[2]《轮轨磨损》,龚积球,谭立成,俞铁峰编著,中国铁路出版社,1997.01.01
[3]《国际重载铁路最佳应用指南》,国际重载协会编,中国铁路出版社,2009年
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