專(zhuān)利名稱(chēng)：鐵路輪軌潤(rùn)滑成膜膏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明敘述了一種供鐵路輪軌使用的潤(rùn)滑成膜膏。屬新型潤(rùn)滑劑。
火車(chē)的載重量大，速度快，運(yùn)動(dòng)時(shí)，火車(chē)輪軌之間會(huì)產(chǎn)生高摩擦力和強(qiáng)烈的剛性沖擊，造成輪軌的急劇磨損，火車(chē)在彎道上運(yùn)行時(shí)，由于離心力的作用，輪軌間除了上述的相互作用外，還有輪對(duì)的扭振、輪對(duì)的橫向偏移、踏面與軌頂形狀不匹配造成兩點(diǎn)接觸后產(chǎn)生的滑行等，使得輪軌間的磨損更加劇烈。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全部報(bào)廢的輪、軌中，因磨損致廢的占55%以上。六十年代初英國(guó)的Dearden提出解決曲線(xiàn)鋼軌的磨損，主要在于線(xiàn)路設(shè)計(jì)和采用潤(rùn)滑。目前，日、美、蘇、西德等國(guó)都在輪、軌上采用潤(rùn)滑以降低磨損，這些國(guó)家不僅在曲線(xiàn)上采用潤(rùn)滑，而且在直線(xiàn)上也逐漸采用了潤(rùn)滑，例如，日本國(guó)有鐵路的90%都使用了潤(rùn)滑劑。北美鐵路協(xié)會(huì)(AAR)運(yùn)輸試驗(yàn)中心的FAST試驗(yàn)證明，小徑曲線(xiàn)鋼軌用油充分潤(rùn)滑，與無(wú)潤(rùn)滑相比，磨損平均改善80倍，對(duì)輪緣的潤(rùn)滑可使磨損改善20倍以上。
國(guó)內(nèi)外采用的輪軌潤(rùn)滑劑大致有兩大類(lèi)，一類(lèi)為潤(rùn)滑油，另一類(lèi)為潤(rùn)滑脂。由于輪軌的工況條件非?？量?除了輪軌間的相互作用外，還受氣候的影響)，油、脂類(lèi)潤(rùn)滑劑雖然部分改善了輪軌的磨損，但在每平方厘米高達(dá)數(shù)噸的負(fù)荷以及剛性沖擊、偏振、扭振、滑行等作用下，油脂類(lèi)潤(rùn)滑劑難以形成良好的潤(rùn)滑油膜，即使形成油膜，也會(huì)很快被輪軌間的相互作用破壞。在夏季，日光又會(huì)使殘留在鋼軌上的油脂很快流失，同時(shí)稀油容易粘附砂粒，產(chǎn)生磨粒磨損，而且，油脂類(lèi)潤(rùn)滑劑的承載能力也較低，一般不超過(guò)3920N，例如USP3，262，679，GB2，043，684A。因此，由于油脂類(lèi)潤(rùn)滑劑本身的缺陷和使用工況條件之苛刻，油脂類(lèi)潤(rùn)滑劑的使用遇到了困難，解決的方式往往是增加涂油的次數(shù)，顯然這要增加費(fèi)用，人們認(rèn)為即使增加涂油的次數(shù)經(jīng)濟(jì)上還是可行的，也說(shuō)明了輪軌潤(rùn)滑的必要性。
本發(fā)明的目的是提供一種適應(yīng)鐵路輪軌潤(rùn)滑的潤(rùn)滑劑-潤(rùn)滑成膜膏，它也可以適用于類(lèi)似鐵路輪軌工況條件的潤(rùn)滑，這種成膜膏應(yīng)該具有低的摩擦系數(shù)，高承載能力，抗沖擊，耐振動(dòng)，減磨性能好，還應(yīng)有再生和補(bǔ)充能力，可以在輪軌上形成良好的潤(rùn)滑膜，且這種成膜膏不隨季節(jié)和氣溫的變化而影響其使用。
本發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明提供的鐵路輪軌潤(rùn)滑成膜膏以精制礦油為基礎(chǔ)油，金屬皂為稠化劑，添加多種固體潤(rùn)滑劑、極壓添加劑、摩擦成膜劑、增粘劑等，按科學(xué)配方，高溫?zé)捴贫?。本發(fā)明的成膜膏采用油脂作起始潤(rùn)滑劑，利用固體潤(rùn)滑劑之間的協(xié)同效應(yīng)，以及高聚物的摩擦聚合作用，使成膜膏在輪軌間的摩擦力和擠壓作用下很快形成含有固體潤(rùn)滑劑和聚合物的固體潤(rùn)滑膜，這種固體潤(rùn)滑膜中的固體粒子MoS2、石墨、氮化硼等可部份嵌入金屬表面，而潤(rùn)滑成膜膏中的摩擦聚合物可使經(jīng)摩擦定向的潤(rùn)滑劑粒子形成均勻連續(xù)的高強(qiáng)度固體潤(rùn)滑膜，復(fù)蓋于摩擦表面上，這樣，既降低了金屬間的摩擦，又提高了其耐磨性。本發(fā)明的潤(rùn)滑成膜膏的另一特點(diǎn)是它在摩擦過(guò)程中可以不斷形成新的潤(rùn)滑膜來(lái)補(bǔ)充被磨損掉的部份，因此它具有良好的耐磨壽命，尤其適用于類(lèi)似鐵路輪軌工況下的潤(rùn)滑。
本發(fā)明的潤(rùn)滑成膜膏的制備取基礎(chǔ)油總量的約三分之一與硬脂酸置于反應(yīng)釜中，加熱至90℃左右，在不斷攪拌下徐徐加入2.5mol的氫氧化鋰水溶液，進(jìn)行皂化，皂化完成后使反應(yīng)物中游離堿保持在0.05-0.15%(重量)，然后升溫至145-155℃，加入剩余的基礎(chǔ)油。當(dāng)溫度達(dá)到160-170℃時(shí)，加入二硫化鉬等固體潤(rùn)滑劑，攪拌均勻，繼續(xù)升溫至190-210℃，從釜中放出反應(yīng)物，冷卻至約100℃，加入環(huán)氧樹(shù)脂等增粘劑，摩擦成膜劑，極壓添加劑等，攪勻，研磨。
本發(fā)明的潤(rùn)滑成膜膏組成中的基礎(chǔ)油可選用中粘度的齒輪油、汽缸油或機(jī)械油，金屬皂可選用鋰皂、鈉皂、鈣皂、或復(fù)合皂、固體潤(rùn)滑劑為MoS2、石墨、MCA(雙氰胺-氰脲胺絡(luò)合物)、PTFE、BN、PbO等，增粘劑為軟化點(diǎn)小于50℃的中低分子量的環(huán)氧樹(shù)脂或改性環(huán)氧樹(shù)脂，摩擦成膜劑為Cu2O、稀土氟化物、(NH4)2HPO4、Sb2O3等，按重量計(jì)，基礎(chǔ)油占50-68%，金屬皂為6-15%，固體潤(rùn)滑劑16-31%，增粘劑2-8%，摩擦成膜劑3-10%。
本發(fā)明中各組份之間的比例可按表1所列的范圍變化，這種變化以上述的比例關(guān)系為前提。本發(fā)明的潤(rùn)滑成膜膏的基本性能列于表2。
表1、輪軌潤(rùn)滑成膜膏各組份的比例范圍重量%重量%基礎(chǔ)油50-68BN＜5硬脂酸6-15稀土氟化物0.5-5二硫化鉬 3-14 Cu2O 1-5石墨 5-15 Sb2O3＜3MCA 2-11 (NH4)2HPO4＜3PTFE1-5環(huán)氧樹(shù)脂2-8表2、輪軌潤(rùn)滑成膜膏的基本性能顏色滴點(diǎn)℃針入度游離堿%黑色2012140.10D40(1)30燒結(jié)負(fù)荷(2)0.52(mm)＞7840(N)摩擦系數(shù)(3)耐磨性(3)0.05-0.18648(分)注(1)、四球試驗(yàn)機(jī)上于392N負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)30分鐘時(shí)球的磨痕直徑;
(2)、吉山四球試驗(yàn)機(jī)上按GB-3142-82測(cè)得;
(3)、在Timken試驗(yàn)機(jī)上于41.9rad/s，133.5N，在環(huán)上將潤(rùn)滑成膜膏刷涂一薄層后測(cè)得。
與已有技術(shù)相比本發(fā)明的潤(rùn)滑成膜膏的突出特點(diǎn)是，具有良好的成膜性能，極高的承載能力和耐久的使用壽命。它在四球機(jī)上的燒結(jié)負(fù)荷大于7840N，而油脂類(lèi)潤(rùn)滑劑一般不超過(guò)3920N，在Timken試驗(yàn)機(jī)的環(huán)上涂抹一層成膜膏，在摩擦作用下很快形成一層固體潤(rùn)滑膜，這種膜有著600分鐘以上的耐磨壽命，油脂類(lèi)潤(rùn)滑劑須不斷補(bǔ)充才能維持運(yùn)行，這就是為什么要使輪軌保持良好的潤(rùn)滑，油脂類(lèi)潤(rùn)滑劑需要增加涂抹次數(shù)的原因。本發(fā)明的成膜膏所形成的固體潤(rùn)滑膜可以在摩擦過(guò)程中被不斷補(bǔ)充，而干膜潤(rùn)滑劑是不能補(bǔ)充的。
本發(fā)明的潤(rùn)滑成膜膏曾在隴海鐵路某工務(wù)段管轄的四個(gè)300米小半徑曲線(xiàn)上試用，試用結(jié)果列于表3。
表3、隴海路1524公里處小曲線(xiàn)彎道鋼軌磨損量半年磨損量(mm)潤(rùn)滑油側(cè)面垂直面總量平均輪軌潤(rùn)滑成膜膏0.500.250.30.10.250.500.250.501.00.71.25稀油1.681.252.101.921.701.141.74
試驗(yàn)還表明，在曲線(xiàn)鋼軌上刷涂一次潤(rùn)滑成膜膏，24小時(shí)后(每天通過(guò)64對(duì)列車(chē)，有一萬(wàn)多個(gè)車(chē)輪對(duì)成膜膏進(jìn)行擠壓和摩擦)，仍有明顯可見(jiàn)的固體潤(rùn)滑膜保持在軌距角上。在試驗(yàn)中，我們還發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象，試驗(yàn)在鐵路大橋兩側(cè)相臨的呈S形的四個(gè)彎道上進(jìn)行，成膜膏只涂在里邊的兩個(gè)彎道上，結(jié)果意外地發(fā)現(xiàn)未涂成膜膏的兩個(gè)曲線(xiàn)鋼軌的軌距角上也形成了固體潤(rùn)滑膜，原因是成膜膏被車(chē)輪攜帶所致，也說(shuō)明了成膜膏的成膜能力。試驗(yàn)還證明，輪軌用本發(fā)明的成膜膏潤(rùn)滑，不僅可減少線(xiàn)路維護(hù)工作量，同時(shí)與油潤(rùn)滑相比，潤(rùn)滑劑費(fèi)用可降低到50%以下。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方式和最佳實(shí)施例。
例120份38＃汽缸油與8份硬脂酸置于反應(yīng)釜中，升溫至約90℃，待硬脂酸熔化后，在不斷攪拌下徐徐加入約2.5mol的氫氧化鋰水溶液進(jìn)行皂化，氫氧化鋰的加入量按皂化反應(yīng)理論值過(guò)量0.5-0.18%計(jì)，待反應(yīng)完成后升溫至145-155℃，再加入45份38＃汽缸油，攪拌，升溫至160-170℃加入12份MoS3，3份MCA，7份石墨，2份PTFE，3份氟化鈰，充分?jǐn)嚢瑁^續(xù)升溫至190-220℃，出釜，冷卻至100℃左右，加入預(yù)熱至約80℃的5份6101環(huán)氧樹(shù)脂，4份氧化亞銅，攪勻，研磨，包裝。
例2制備工藝同例1、配方中MoS210份，MCA5份，石墨8份，PTFE3份，環(huán)氧樹(shù)脂4份，氧化亞銅3份，其余與例1相同。
例370份24＃汽缸油，12羰基硬脂酸10份，MoS26份，石墨7份，MCA3份，PTFE2份，CeF32份，Cu2O2份，6101＃環(huán)氧樹(shù)脂8份，按例1的制備工藝。
例4將例1中6101＃環(huán)氧樹(shù)脂改為637＃環(huán)氧樹(shù)脂，CeF3改為L(zhǎng)aF3，另加3份BN。
例560份38＃汽缸油，9份硬脂酸，6份MoS2，14份石墨，10份MCA，3份PTFE，LaF34份，Cu2O2份，Sb2O31份，637＃環(huán)氧樹(shù)脂3份，制備工藝同例1。
例6按例1的工藝和配方，將MoS2減為8份，MCA增為5份，PTFE變?yōu)?份。
例7基礎(chǔ)油為24＃汽缸油，石墨10份，CeF31份，(NH4)2HPO42份，其余同例1。
例838＃汽缸油72份，硬脂酸8份，4份MoS2，10份石墨，7份MCA，1.5份PTFE，1份BN，CeF31份，Cu2O2份，(NH4)2HPO41份，Sb2O31份，637＃環(huán)氧樹(shù)脂8份，按例1的制備工藝。
例9基礎(chǔ)油為20＃機(jī)械油，硬脂酸14份，MoS28份，PTFE5份，Sb2O32份，其余同例1。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例為例1，各實(shí)施例中配方以重量份數(shù)計(jì)。
權(quán)利要求
1.一種以礦油為基礎(chǔ)油，金屬皂為稠化劑的輪軌潤(rùn)滑成膜膏，其特征是由固體潤(rùn)滑劑MoS2、石墨CA、PTFE或BN，摩擦成膜劑CeF3、LaF3、Cu2O、Sb2O3或(NH4)2HPO4，以及增粘劑軟化點(diǎn)小于50℃的中低分子量的環(huán)氧樹(shù)脂組成。
2.如權(quán)利要求1所述的輪軌潤(rùn)滑成膜膏，其特征是固體潤(rùn)滑劑的重量百分含量為16-31，其中，MoS2為3-14，石墨為5-15，MCA為2-11，PTFE為1-5，BN＜5。
3.如權(quán)利要求1所述的輪軌潤(rùn)滑成膜膏，其特征是摩擦成膜劑的重量百分含量為3.0-10，其中，稀土氟化物為0.5-5，Cu2O為1-5，Sb2O3＜3，(NH4)2HPO4＜3。
4.如權(quán)利要求1所述的輪軌潤(rùn)滑成膜膏，其特征是軟化點(diǎn)小于50℃的中低分子量的環(huán)氧樹(shù)脂的重量百分含量為2-8。
5.如權(quán)利要求1、3所述的輪軌潤(rùn)滑成膜膏，其特征是CeF3的重量百分含量＜5，LaF3＜5。
全文摘要
鐵路輪軌潤(rùn)滑成膜膏，本發(fā)明屬新型潤(rùn)滑劑。由于鐵路輪軌潤(rùn)滑的工況條件非?？量蹋椭?lèi)潤(rùn)滑劑難以保持良好的潤(rùn)滑。本發(fā)明以礦油為基礎(chǔ)油，金屬皂為稠化劑，添加固體潤(rùn)滑劑MoS
文檔編號(hào)C10N40/00GK1032549SQ8710689
公開(kāi)日1989年4月26日 申請(qǐng)日期1987年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1987年10月10日
發(fā)明者聶明德, 黨鴻辛, 周兆福 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所