机车轮缘用二元固体润滑棒

一、技术领域：

本实用新型涉及一种机车轮缘用润滑材料，特别是涉及一 种机车轮缘用二元固体润滑棒。

二、背景技术：

在铁路跨越式发展的战略思想指导下，我国铁路运输事业 在近几年内得到了快速发展。日新月异的装备现代化和相对滞后的基础设施维 护水平逐渐显露出不协调。突出的问题就是二者的结合点——轮轨关系。随着 车速提高、运量加大，表现为曲线钢轨磨耗严重、车轮伤损突出。而机车轮缘 的磨损主要是曲线区段克服转向架扭转阻力和离心力而发生在轮缘和钢轨之间 的摩擦磨损，以及直线区段的蛇行摆动产生的侧向冲击力作用在轮缘和钢轨之 间的摩擦磨损。轮缘磨损到一定程度需要更换轮对，或者需要对轮对进行镟轮， 造成极大的浪费，因此人们采用多种措施对轮缘进行润滑，以降低轮缘的磨损。

随着铁路运行速度的提高，轮缘原有的液体或半流体润滑方式逐渐显示出 局限性。突出问题是在列车气流作用下，喷涂的油脂飞散污染机车车体、轮轨 踏面从而降低润滑效果，增加管理难度；另外，在摩擦过程中，轮轨的金属表 面产生了微小裂纹，这种微裂纹在液态润滑油的油楔作用下，随着车轮周期性 作用发展成为鱼尾纹和鱼鳞斑最终剥离掉块，影响轮轨的使用寿命。真的会这 种缺陷，国外上世纪末已经开始应用固体轮缘润滑技术，国内有关单位的研究 工作也进入了应用试验阶段。固体润滑方式的洁净、环保、涂覆位置准确等特 点，目前现有轮缘固体润滑棒存在主要问题是在涂覆、附着、成膜三个环节上， 涂覆要求润滑棒可以方便地涂在轮缘上，附着要求润滑材料涂上后不易甩溅， 能在轮缘上待着，成膜要求通过轮缘和钢轨的挤压，能形成优质的润滑膜，现 有固体润滑棒的缺陷具体表现在：(1)用塑料作为载体的固体棒，虽然不象树 脂材料那样容易脆裂，但在轮缘表面附着力极差。运行后与轮缘接触的润滑棒 头附近存在大量“车削状”塑料细丝。高速运转发热后，这些“车削状”塑料 细丝又熔化变成团状。因此有限的润滑膜只对所在轮对有保护作用，对其他轮 对没有二次润滑。(2)用石墨为主体的润滑棒极易发生碎、断裂，同样难以附 着在金属表面，无法实现二次润滑。(3)现有固体棒需要烧结而成，这样既破 坏了润滑材料的本身性能，造成润滑效果差，又增加固体棒和轮缘涂抹的难度， 造成涂抹不均匀，且不能形成压力润滑膜。

三、实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构 简单、润滑效果好、涂覆位置准确、附着能力强的机车轮缘用二元固体润滑棒。

本实用新型的技术方案是：一种机车轮缘用二元固体润滑棒，由棒芯和定 型外壳组成，其中，所述棒芯设置在所述定型外壳中，所述棒芯和定型外壳由 不同的润滑材料制成，并且所述定型外壳的熔点和强度高于所述棒芯的熔点和 强度。

所述定型外壳和棒芯的一端设置有突台，另一端设置有凹槽，所述突台和 凹槽相匹配，便于使用过程中两根二元固体润滑棒对接。

所述定型外壳的一端与一个中空定型接头的一端套接，其中，所述定型外 壳两端部内表面的形状和大小与所述中空定型接头外表面的形状和大小相匹 配，并且二者通过所述中空定型接头外表面上或所述定位外壳内表面上设置的 凸缘实现轴向定位，所述定型外壳和所述中空定型接头内腔中设置有棒芯，所 述中空定型接头和其内腔中的棒芯即是所述突台，所述棒芯远离中空定型接头 的一端端面与该端的定型外壳端面之间具有一定距离，该段距离形成的空腔即 是所述凹槽；所述中空定型接头和所述定型外壳的制作材料相同。

所述中空定型接头的外表面为柱形，或为锥形，或为柱形和锥形的组合。

所述中空定型接头和所述定型外壳内腔中设置的棒芯为一体式结构，由润 滑材料整体浇注而成；或者，所述中空定型接头和所述定型外壳内腔中设置的 棒芯分别由润滑材料浇注而成，二者的端面相接触。

或者，所述定型外壳的一端设置有一个缩径台阶壳体段，所述缩径台阶壳 体段外表面的形状和大小与所述定型外壳另一端部内表面的形状和大小相匹 配，所述缩径台阶壳体段和所述定型外壳内腔中设置有棒芯，所述缩径台阶壳 体段和其内腔中的棒芯即是所述突台，所述棒芯远离缩径台阶壳体段的一端端 面与该端的定型外壳端面之间具有一定距离，该段距离形成的空腔即是所述凹 槽；所述中空定型接头和所述定型外壳的制作材料相同。所述缩径台阶壳体段 的外表面为柱形，或为锥形，或为柱形和锥形的组合。

所述定型外壳的横截面形状为长方形，或为正方形，或为圆形。所述定型 外壳的壁厚为2～4mm。所述定型外壳中含有片状石墨、树脂、塑化剂和改性剂， 其熔点为110℃～150℃；所述棒芯中含有纳米金属粉、石墨和耦合剂，其熔点 为60℃～100℃。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型它采用二元结构，在定型外壳中浇注棒芯，棒芯和定型外壳 由不同的润滑材料制成，定型外壳具有强度高、定型效果好的特点，这样避免 了棒芯的烧结程序，保持了润滑材料的本身润滑特性，另外定型外壳的熔点高 高于棒芯的熔点，使用时，定型外壳和棒芯同时和轮缘接触，摩擦产生的热量 首先将棒芯融化，使棒芯端部处于熔液和半熔液状态，棒芯熔液就涂敷在轮缘 上，棒芯熔液中的表面活性剂迅速与金属结合并排除其他水汽、油污等且附着 能力强，并且这层附着膜经过轮轨之间碾压升温，发生摩擦化学反应，在轮缘 和钢轨上分别形成一层化学键合的复合润滑膜而达到润滑减磨的目的，此膜与 基体金属间通过化学键结合，即使在很高的负荷条件下仍然保证低摩擦系数， 承载能力比普通润滑油脂和石墨润滑剂高数倍，有效延长车轮、钢轨的使用寿 命，车轮的使用寿命延长3倍以上。由于采用外壳和棒芯的二元式结构，大大 提高了润滑棒的综合技术性能，使原来一元润滑棒不易或不能实现的技术指标 成为现实。

2、本实用新型润滑效果好，棒芯在轮缘上形成的润滑膜不会受雨水冲刷影 响减磨效果且不黏附灰尘沙砾，在恶劣环境如：风沙、矿山和潮湿多雨条件下， 也具有很好的润滑作用，另外还有效避免了金属层间位移所产生的微裂纹，同 时固体物质具有不流动性(不能传递压力)，从根本上解决了裂纹扩展造成的剥 离掉块的问题。

3、本实用新型定型外壳和棒芯的一端设置有突台，另一端设置有凹槽，突 台和凹槽相匹配，便于不同的二元固体润滑棒对接，这样使润滑棒完全用完， 节约成本，并且对接方便、所用时间短、效率高。另外突台和凹槽采用锥形， 便于对接且定位准确。突台强度高，不易折断，降低使用成本。

4、本实用新型定型外壳不会脆裂，便于使用，可以采用直接涂覆方式，实 现了在正常行车条件下，利用车载装置进行轮缘固体润滑，涂覆位置准确，设 备简单，免维护，无故障。

5、本实用新型超强的附着能力在风、霜、雨、雪、雾天气都能保证很好的 成膜，不受天气影响。另外减少了润滑材料散落，降低了对线路及环境的污染 程度，减少噪音和车辆震动，利于环保。

6、本实用新型定型外壳和棒芯有良好的导电性能，不影响机车信号，提高 形成安全性。

7、本实用新型形成的润滑膜具有二次润滑的效果，可以相对减少润滑棒的 设置数量，降低使用成本。

8、本实用新型适用范围广，销售市场巨大，易于推广，具有很好的社会和 经济效益。

四、附图说明：

图1为机车轮缘用二元固体润滑棒的结构示意图之一；

图2为图1所示机车轮缘用二元固体润滑棒的左视图之一；

图3为图1所示机车轮缘用二元固体润滑棒的左视图之二；

图4为图1所示机车轮缘用二元固体润滑棒的左视图之三；

图5为机车轮缘用二元固体润滑棒的结构示意图之二；

图6为机车轮缘用二元固体润滑棒的结构示意图之三；

图7为机车轮缘用二元固体润滑棒的结构示意图之四；

图8为机车轮缘用二元固体润滑棒的结构示意图之五；

图9为机车轮缘用二元固体润滑棒的结构示意图之六。

五、具体实施方式：

实施例一：参见图1、图2、图3和图4，图中，机车轮缘用二元固体润滑 棒由棒芯2和定型外壳1组成，定型外壳1中含有片状石墨、树脂、塑化剂和 改性剂，加热熔化后通过模固成型，棒芯2中含有纳米金属粉、石墨和耦合剂， 加热融化后浇注在定型外壳1中成型，定型外壳1熔点为110℃～150℃；棒芯 2熔点为60℃～100℃，二者相差50℃左右。定型外壳1的横截面形状为长方形 (图2所示)，或为正方形(图3所示)，或为圆形(图4所示)还可以为其他 形状，根据需要确定。定型外壳1的壁厚为2～4mm，根据需要可以选取2、2.5、 3、3.5、4等等。

使用时，润滑棒装在机械装置上，其一端的定型外壳1和棒芯2同时和轮 缘接触，由于棒芯2处于中心，不易散热切熔点低，因此摩擦产生的热量首先 将棒芯2融化，使棒芯2端部处于熔液状态和/或固液临界的半溶液状态，由于 定型外壳1熔点高，起到熔池壁的作用，因此棒芯2形成一个熔池，棒芯2熔 液就很方便地涂敷在轮缘上，棒芯熔液中的表面活性剂迅速与金属结合并排除 其他水汽、油污等且附着能力强，并且这层附着膜经过轮轨之间碾压升温，发 生摩擦化学反应，在轮缘和钢轨上分别形成一层化学键合的复合润滑膜而达到 润滑减磨的目的。定型外壳1的作用是保持整个棒体的刚度，由它和轮缘的磨 耗而控制整个棒体的进给量。

实施例二：参见图5，图中编号与实施例一相同的，代表的意义相同，相同 之处不重述，不同之处在于：定型外壳1的一端与一个中空定型接头3的一端 套接，其中，定型外壳1两端部内表面的形状和大小与中空定型接头3外表面 的形状和大小相匹配，并且二者通过中空定型接头3外表面上(也可以是定位 外壳1内表面上)设置的凸缘实现轴向定位，定型外壳1和中空定型接头3内 腔中设置有棒芯2，中空定型接头3和其内腔中的棒芯2形成突台，棒芯2远离 中空定型接头3的一端端面与该端的定型外壳1端面之间具有一定距离，该段 距离形成凹槽，突台和凹槽相匹配，便于不同的二元固体润滑棒对接；中空定 型接头3和定型外壳1的制作材料相同。中空定型接头3的外表面为柱形。

一个润滑棒快用完时，用另一个润滑棒和它对接，这样使润滑棒完全用完， 节约成本，突台强度高，不易折断，使对接方便、所用时间短、效率高降低、 使用成本。

实施例三：参见图6，本实施例与实施例二基本相同，相同之处不重述，不 同之处在于：中空定型接头3的外表面为锥形(也可以采用柱形和锥形的组合)， 便于定位对接，根据实际需要确定锥形的斜度，比如可以采用1∶20等等，不 一一列述。

实施例四：参见图7，本实施例与实施例三基本相同，相同之处不重述，不 同之处在于：中空定型接头3和定型外壳1内腔中设置的棒芯2分别由润滑材 料浇注而成，二者的端面相接触。

实施例五：参见图8，本实施例与实施例二基本相同，相同之处不重述，不 同之处在于：定型外壳1的一端设置有一个缩径台阶壳体段4(二者为一体式结 构，也可以采用分体固定式结构，分体结构时，二者的制作材料相同，不详述)， 缩径台阶壳体段4和定型外壳1内腔中设置有棒芯2，缩径台阶壳体段4和其内 腔中的棒芯2形成突台，棒芯2远离缩径台阶壳体段4的一端端面与该端的定 型外壳1端面之间具有一定距离，该段距离形成凹槽。

实施例六：参见图9，本实施例与实施例六基本相同，相同之处不重述，不 同之处在于：缩径台阶壳体段4的外表面为锥形。

改变定型外壳的形状、改变突台和凹槽的形状能够组成多个实施例，均为 本实用新型的常见变化范围，在此不一一详述。