Технология лубрикации контакта "колесо-рельс" на базе гребнерельсосмазывания

На основе фундаментальных исследований в области физики твердого тела и трибологии в РГУПС создана принципиально новая технология гребнерельсосмазывания (технология ГРС-РГУПС).

В основе любой технологии лубрикации лежит применение научно-обоснованного типа смазочного материала, обеспечивающего получение на оптимальном уровне заданных выходных параметров трибосистемы. На основании объективных данных на сегодняшний день оптимальным смазочным материалов для контакта «колесо-рельс» среди отечественных и зарубежных аналогов является нанопористое антифрикционное покрытие РАПС.

Результаты сравнительных испытаний лучших образов для контакта «колесо-рельс»

Основой технологии гребнерельсосмазывания ГРС-РГУПС является много-компонентная твердая смазка-покрытие РАПС с трехфазной структурой, которая предназначена для лубрикации тяжелонагруженнных открытых узлов трения, в частности для смазки контакта колеса с рельсом.

Для нанесения смазки РАПС на открытые пары трения был разработан и запатентован специальный аккумулятивно- ротапринтно-контактный способ смазывания, позволяющий дозировано и с высокой точностью наносить смазку РАПС, поставляемую в виде смазочных стержней, на боковую грань головки рельса.

В качестве базового подвижного состава для производства работ по лубрикации рельсов по технологии ГРС-РГУПС может использоваться практически любой подвижной состав или его сочетание.

В настоящее время принята схема лубрикации горловин и станционных путей гребнерельсосмазывателями ГРС, смонтированных на маневровых тепловозах, главных электрофицированных путей электропоездами и при необходимости дооснащение системами ГРС магистральных электровозов.

На неэлектрофицированных участках системы ГРС навешиваются на тепловозы и пассажирские вагоны.

При обеспечении режима насыщения контакта колесо-рельс смазкой РАПС (нормативный объем нанесения составляет 30-100 гр. на 1 км. кривого участка пути), ресурс стержня увеличивается с 200 км. до 1000 км. пробега базового подвижного состава. В настоящее время с целью увеличения пробега подвижного состава с системами ГРС свыше 1000 км. созданы и проходят экс-периментальную проверку многостержневые системы ГРС-М и системы ГРС-Д с длинномерными стержнями (длинна стержней 5-10 м.).

Основные технико-экономические показатели технологии ГРС-РГУПС, (по результатам анализа эксплуатации систем ГРС на СКжд в 2000 г.):

  • текущие затраты на смазывание 1 км кривого участка пути- 2 –3 руб. (для сравнения, затраты по системам ВНИТИ, ВНИИЖТа –30-50 руб.);
  • срок окупаемости 7-10 дней (системы ВНИТИ, ВНИИЖТа – 100-120 дней);
  • годовой эффект - 370-500 тыс. руб. (системы ВНИТИ, ВНИИЖТа – 200-260 тыс. руб.).

На всех электрифицированных участках СКжд, где внедрена технология ГРС, за исключением локомотивного депо Туапсе, получены наилучшие на сети железных дорог показатели по величине удельного износа гребней бандажей колесных пар, в результате чего дорога находится в тройке лучших дорог по удельному износу гребней колес для следующих серий локомотивов: ВЛ80 - второй результат после Московской ж.д., ВЛ60к - первый результат, ЧС4 - первый результат по сети железных дорог.

Технология использует гребнесмазыватели различного типа (ТУ 3183-002-01116006-2005), которые предназначены для ротапринтного нанесения смазки на гребень колеса подвижного состава с целью уменьшения бокового износа рельсов, подрезания гребней колес и снижения сопротивления движения поездов в кривых и прямых участках пути.

1. СТЕРЖНЕВОЙ ГРЕБНЕСМАЗЫВАТЕЛЬ КАССЕТНОГО ТИПА ГРС-20.05 для электровозов

Область применения: работает со смазочными стержнями РАПС-1 (ТУ 0254-001-01116006-99).

Основные технические характеристики
Средний ресурс смазочного стержня составляет от 1800 до 2000 км пробега.
Объем кассетной заправки - 11 стержней РАПС-2.
Ресурс работы гребнесмазывателя от за-правки до заправки – 19…22 тыс. км пробега.
Гребнесмазыватель работоспособен при температуре окружающего воздуха от -50ºС до +50ºС.

Устройство гребнесмазывателя
Гребнесмазыватель представляет собой сборную конструкцию, которая монтируется под углом относительно горизонтальной плоскости на раме подвижного состава (см. рис.), обеспечивая бесприводную подачу смазочного стержня на гребень колеса. Бункер-накопитель закрытого типа, что исключает неуправляемый выход стержней из конструкции.

Комплектность поставки
При оборудовании электровозов гребнесмазыватели устанавливаются согласно монтажной схеме, из расчета по одной конструкции ГРС-20.05 на каждое колесо.
В комплект поставки для восьмиосных локомотивов (например, ВЛ-80) входит 16 конструкций ГРС-20.05.

2. СТЕРЖНЕВОЙ ГРЕБНЕСМАЗЫВАТЕЛЬ ПРУЖИННОГО ТИПА

ГРС-40.05 для маневровых тепловозов

Область применения: гребнесмазыватель ГРС-40.05 работает со смазочными стержнями РАПС-1.

Основные технические характеристики
Усилие прижатия смазочного стержня к гребню колеса от 0,4 до 1,5 кг.
Средний ресурс смазочного стержня составляет от 800 до 1000 км пробега тепловоза.
Гребнесмазыватель работоспособен при температуре окружающего воздуха от -50ºС до +50ºС.

Устройство гребнесмазывателя
Гребнесмазыватель представляет собой сборную конструкцию, состоящую из механизма подачи смазочных стержней (см. рис.), которая монтируются на балансире колесной пары тепловоза, обеспечивая приводную подачу смазочного стержня на гребень колеса.

Комплектность поставки
При оборудовании маневровых тепловозов гребнесмазыватели устанавливаются согласно монтажной схеме, из расчета установки ГРС 40.05 на 1, 3, 4 и 6 колесные пары.
В комплект поставки для маневрового тепловоза (например ЧМЭ-3) входит 8 конструкций ГРС-40.05.

3. ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ СТЕРЖНЕВОЙ ГРЕБНЕРЕЛЬСОСМАЗЫВАТЕЛЬ КАССЕТНОГО ТИПА ГРС-21.01 для локомотивов

Область применения: гребнерельсосмазыватель ГРС-21 работает со смазочными стержнями РАПС-2 (ТУ 0254-001-01116006-99).

Основные технические характеристики
Усилие прижатия смазочного стержня к гребню колеса - 0,4 – 0,8 кг.
Объем кассетной заправки - 36 стержней РАПС-2.
В режиме гребнесмазывания ГРС-21.01 обеспечивает работу без дозаправки при пробеге свыше 36 тыс. км
В режиме гребнерельсосмазывания ГРС-21.01 обеспечивает смазку рельсов на участках свыше 500 км.
Гребнерельсосмазыватель работоспособен при температуре окружающего воздуха от -50ºС до +50ºС.

Устройство гребнерельсосмазывателя
Гребнерельсосмазыватель представляет собой сборную конструкцию, состоящую из бункера подачи смазочных стержней, направляющей и пневмопривода (см. рис.), которая обеспечивает управляемую подачу смазочного стержня на гребень колеса с регулируемым усилием прижатия и сменой стержней по мере их расходования.

Комплектность поставки
При оборудовании тягового подвижного состава гребнерельсмазыватели устанавливаются согласно монтажной схеме, из расчета одной конструкции ГРС-21.01 на каждое колесо. В комплект поставки для электровозов (например ВЛ-80) входит 16 конструкций ГРС-21.01.
Комплектность всех поставляемых гребнесмазывателей типа ГРС 20.05, 40.05 и 21.01 соответствует ТУ 3183-002-01116006-2005, руководству по эксплуатации ГРС 21.01.000РЭ, чертежу ГРС 21.01.00.000 СБ. Качество подтверждается сертификатом соответствия.
Гарантируется 2-3 кратное снижение износа гребней колесных пар, бокового износа рельсов и снижение сопротивления движению в кривых участках пути.

4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ГРЕБНЕРЕЛЬСОСМАЗЫВАТЕЛЬ (АГРС)

Особенностью работы АГРС является контактный способ подачи твердого смазочного материала, который сводит к нулю вероятность попадания смазочного вещества в зону реализации тягового усилия, при этом практически нет ограничений по скорости движения базового ПС, так как в этом случае ветровая нагрузка, динамика взаимодействия пути и экипажной части не оказывают влияние на точность нанесения смазочного материала.

Использование автоматических гребнерельсосмазывателей дает возможность отменить специальные технологические окна в графиках движения для пропуска локомотивов – рельсосмазывателей на обычных и высокоскоростных участках, отказаться от использования операторов, осуществляющих управление процессом нанесения смазочного материала, уменьшить влияние человеческого фактора на управление процессами лубрикации.

Предполагается оснащение АГРС навигационной системой, позволяющей получать данные о местоположении рельсосмазывателя, о его скорости, пройденном пути, точках включения и выключения подачи смазочного материала, комплексом обработки информации и связи.

Автоматический гребнерельсосмазыватель АГРС устанавливается на тяговый подвижной состав (например, на электровоз серии ВЛ-80). Схема установки предполагает оборудование всех 16 колес электровоза системами АГРС конструкций на каждую секцию, с возможностью отключения части систем.

АГРС работает в режимах гребне- и рельсосмазывания при автоматическом нанесении смазочного материала РАПС с возможностью работы в соответствии с картой спутниковой навигационной системы ГЛОНАС/GPS.

Кафедра «Транспортные машины и триботехника»
Руководитель - д.т.н., проф. Шаповалов В.В.
tmt@kaf.rgups.ru