福斯润滑脂在列车制动系统中的应用分析

福斯润滑脂在列车制动系统中的应用分析

韩继生

（南京中车浦镇海泰制动设备有限公司 江苏南京210000 ）

摘要：列车制动缸是把机车的空气转为基础制动的主要动力来源，是列车制动的核心部件。列车制动装置包括机车制动装置和车辆制动装置。不同的是，机车除了具有像车辆一样使它自己制动和缓解的设备外，还具有操作全列车制动作用的装备。润滑脂的作用主要是润滑、保护和密封。润滑脂的工作原理是稠化剂将油保持在需要润滑的位置上，有负载时，稠化剂将油释放出来，从而起到润滑作用。本文针对福斯RENOLIT HLT2润滑脂在制动系统中的应用进行检测分析。

关键词：润滑脂；制动缸；应用分析

0 引言

随着铁路运输的发展，先后出现了多种机力制动机，如真空制动机、直通空气制动机、自动空气制动机、电空制动机等。制动机是机车和车辆上实现制动和缓解作用的装置。其中制动缸的性能优劣对整个制动装置的可靠性和使用寿命影响极大[1]。现高铁动车运行交路较为广泛，涉及到高海拔，相对湿度大，环境温差较高等环境因素，因此制动系统设备应能经受风、雨、雾、冰、霜、沙尘以及空气中的酸雨、碳、铜、臭氧、硫化物、二氧化硫等化学物质的侵蚀:应能防止虫蛀、啮齿类动物的侵害:应能防止霉变以及不受洗车清洁剂的影。

制动缸润滑脂应有机械安定性、抗水性、抗氧化安定性、抗高低温性，尤其能保持机车车辆橡胶皮碗的耐寒持久能力[2]。

1 润滑脂检测指标

润滑脂是一种外观为半固体或固体状态的油膏状润滑剂，由稠化剂、液体润滑剂和添加剂三部分组成，用于机械摩擦副的润滑和密封，广泛应用于各大行业。随着应用得越来越广泛，对润滑脂性能的检测也越来越严格。

润滑脂主要检测项目包括：工作锥入度、滴点、钢网分油率、铜片腐蚀、蒸发损失、氧化安定性(210℃)、相似粘度(-40℃)、水淋流失量、防腐蚀性、抗磨性/磨斑直径、极压性。

1.1 工作锥入度

润滑脂工作锥入度能有效代表润滑脂在使用中的稠度，工作锥入度的准确检测在工作中具有十分重要的意义[3]，其具有的意义如下：1）表示润滑脂的流动性；2）按工作锥入度范围划分润滑脂的牌号；3）依据用途选择不同稠度的润滑脂。

1.2 滴点

滴点是判断高温润滑脂使用最高温度的一个参考数据，一般普通润滑脂使用温度通常比它的滴点低30℃左右。 润滑脂的滴点是一种条件下的试验结果， 只能表示在统一的条件下，某种脂熔化或者变软而滴落的温度，只代表它的实际使用温度[4]。

滴点是指润滑脂受热熔化开始滴落的最低温度，是润滑脂的重要指标之一，是润滑脂耐温性能指标，滴点越高，耐热性越好。

1.3 钢网分油率

钢网分油指的是在高温条件下，其自重将润滑脂中的基础油压出量的多少，用以反映润滑脂高温条件下的胶体安定性能。安定性是表示润滑脂稳定程度的一个指标。分油量小，说明稳定性好，储存使用中不易发生稀油现象。

1.4 铜片腐蚀

铜片腐蚀检测指的是润滑脂保护铜片不被腐蚀的能力。金属腐蚀是指金属在外界环境和金属性能变化的共同作用下而引起金属的变质或破坏，最终影响金属的使用性能[5]。

按腐蚀过程分，主要有化学腐蚀和电化学腐蚀；按金属腐蚀破坏的形态和腐蚀区的分布，主要有全面腐蚀和局部腐蚀；按腐蚀的环境条件可以分为高温腐蚀和常温腐蚀；干腐蚀和湿腐蚀等[6]。金属腐蚀的防护有诸多方法，其中润滑脂便是在金属表面覆盖保护层，把被保护的金属与腐蚀性介质隔离开。

1.5 蒸发损失

李凤兰等人[7]针对蒸发损失的应用进行了考察并指出润滑脂的高温性能与基础油、稠化剂以及两者的配合关系密切相关。基础油在高温条件下蒸发损失，会导致稠化剂比例增加，润滑脂变硬、内摩擦变大，进而失去润滑功能，导致润滑脂失效。因此，润滑脂中基础油蒸发损失性能是衡量润滑脂高温性能的一个重要方面。考察润滑脂在滴点以下温度的蒸发损失，可以反映润滑脂的高温使用寿命。

1.6 氧化安定性

氧化安定性是指润滑脂在储存期间或在高温条件下使用时抵抗氧化的能力，其测试关系到最高使用温度和润滑脂寿命的长短。

润滑脂若储存和使用过程长期处于高温等恶劣环境中，则容易发生氧化变质等不良现象，进而直接导致润滑脂的氧化安定性下降，因此稠化剂、基础油和添加剂在很大程度上决定了润滑脂的氧化安定性。

提高润滑脂氧化安定性的措施：

1）选择适度精制的、具有一定黏度指数的基础油，对于精制不好或过度精制的基础油不宜使用，制备高温润滑脂应该选用氧化安定性好的合成基础油；

2）使用饱和程度高的脂肪酸原料制皂，避免单独使用不饱和脂肪，高温润滑脂宜选用复合皂基或非皂基稠化剂；

3）加入适量的抗氧剂，酚型和胺型抗氧剂协同使用可使润滑脂表现出良好的氧化安定性和热安定性，延缓润滑脂的氧化变质；

4）尽可能除去润滑脂中有催化作用的金属化合物，防止其加快润滑脂的氧化进程；

5）润滑脂应存放在干燥通风的地方，避免阳光直晒，并定期对润滑脂进行测试，及时掌握润滑脂性能的变化[8]。

1.7 相似粘度

润滑脂属于非牛顿流体，其粘度特性不再遵循牛顿流体的规律。润滑脂粘度既随温度又随剪切变率而变，为了区别与牛顿流体的粘度，特定义润滑脂的粘度为相似粘度。润滑脂在低温下最重要的性质就是润滑脂的低温起动性和低温泵送性，润滑脂的低温相似粘度能直接反映其低温使用性能[9]。

相似粘度指非牛顿流体流动时，剪应力与剪速的比值。润滑脂相似粘度在剪速很大时，接近基础油粘度。其测试意义在于滚动轴承的摩擦损失，决定于轴承脂的相似粘度，粘度过大会增加动力损耗。

1.8 水淋流失量

润滑脂的抗水性是指润滑脂在水中不溶解、不乳化、不从周围介质中吸取水分，不被水洗掉和在与水接触时不明显地改变其性能的能力[10]。

水淋流失量检测指润滑脂在有水条件下评价润滑脂抵抗从滚珠轴承中被水淋洗出来的能力。测试意义：1）抗水性好的润滑脂可以保证在有水或水汽的存在下，能够起到良好的润滑作用；2）润滑脂如果抗水性较差，则会吸水乳化变质，导致结构破坏流失。

1.9 防腐蚀性

润滑脂防腐蚀性是指在潮湿条件下用涂有润滑脂的锥形滚柱轴承测定润滑脂的防腐蚀性能。

冯玉保等人在2005年润滑油科技情报站年会论文专辑中指出钢质材料在有水、空气及一定温度下极易产生锈蚀，其接触的防滑润滑材料应该具有较好的防腐蚀性能。一般来讲，润滑剂内部存在温度差别、物理性应力及电的两极化，可形成轻微的电动势，阳极部位失去电子，并从阳极流向阴极部位。失去电子的Fe在电介质表面形成了Fe2+，最后导致阳极的氧化，即金属表面形成锈蚀。

化学反应方程式如下：

1）铁原子失去电子

Fe→Fe2++2e

2）亚铁离子与水反应生产氢氧化亚铁

Fe2++2H2O→Fe(OH)2+2H+

3）氢氧化亚铁与氧气反应生成三氧化二铁和水

4Fe(OH)2+O2→2Fe2O3+4H2O

4）综合以上三个方程式

4Fe+4H2O+O2→2Fe2O3+8H++8e

5）随着电子从阳极向阴极移动，氧气和水作用形成氢氧根离子

4H2O+O2+4e→4OH-

6）综合以上两个方程式

4Fe+8H2O+3O2→2Fe2O3+8H2O

一旦一个锈蚀单元形成，如果不补充水，仅仅有氧气存在的情况下，金属也会锈蚀。锈斑的生成会急剧降低整个金属部件功能，因此，金属部件所使用的润滑脂应具备一定的防腐蚀性。

1.10 抗磨性/磨斑直径

抗磨性是指润滑脂通过保持在运动部件表面的油膜，防止接触摩擦面产生抗磨性磨损的能力。抗磨性是评价润滑性能的主要指标，抗磨性代表油品正常工作条件下阻止摩擦副磨损的能力[11]。

1.11 极压性

通常习惯将润滑油脂的极压和抗磨性能放在一起讨论，但是，油品的极压和抗磨性能是具有完全不同意义的2个概念。极压性能代表油品承受高载荷、不发生卡咬或烧结的能力[11]。

表1 检测项目与试验方法对照表

2 福斯RENOLIT HLT2润滑脂检测及分析

RENOLIT HLT2是一款带粘性的锂皂基润滑脂，专为长寿命应用设计，具有良好的抗机械剪切和抗高温性能，具有出色的工作稳定性，抗水性，甚至在盐雾环境中也具有良好的防腐蚀性能。此外，还具备极好的密封性能，可有效阻止污垢的侵入。其抗氧化性能也很好，可以长效使用。另外，其减磨性能突出，可有效减少振动和降低噪音，延长零部件和轴承的使用寿命。适用于温度经常性大幅度变化的工作条件以及高速轴承润滑。

表2 福斯RENOLIT HLT2润滑脂检测数据

综合以上检测数据分析：

1）该产品是综合性能较好一款润滑脂；

2）该产品适用于低温环境中有一定的极压抗磨部件上；

3）该产品具有优异的抗氧性能以及防腐、防锈性能；

4）建议使用温度-40℃~140℃。

图1 福斯RENOLIT HLT2润滑脂样品摩擦系数曲线

由图1可以看出，福斯RENOLIT HLT2润滑脂摩擦系数曲线平稳，同时摩擦系数较小，随着时间的延长，其变化也不明显。这可能是因为润滑脂形成的润滑膜保持完好，滑动摩擦副金属表面并未直接接触[12]，由此表明该款润滑脂具有一定稳定的抗磨性能。

图2 福斯RENOLIT HLT2润滑脂样品极压测试曲线

由图2可以看出载荷与摩擦系数之间的关系，在载荷小的时候，由于摩擦副两面间的油膜良好，摩擦力的增加比载荷的增加速度缓慢，因此从表象上看摩擦系数显示出下降；等下降到一定数值，由于载荷的不断增加开始影响到相互摩擦的表面粗糙度状态，摩擦力的增加速度越来越快，到某一载荷条件时开始超过载荷的增加速度，这就从数值上表现出摩擦系数随载荷的增加而增加。

3 结论

福斯RENOLIT HLT2润滑脂专为长寿命应用设计，含合成基础油(PAO)。具有良好的抗机械剪切和抗高温性能，具有出色的工作稳定性，抗水性，甚至在盐雾环境中也具有良好的防腐蚀性能。

1.极好的密封性能，可有效阻止污垢的侵入。

2.极佳的抗水性和防锈性能，通过了极苛刻条件的测试，即使是在有盐水存在的条件下，也显示出其卓越的性能，可有效防止机械零部件轴承等因锈蚀或腐蚀而损坏。

3.出色的机械稳定性、抗氧化性能，赋予润滑脂卓越的长效性，适合3终身润滑。

4.非凡的高低温稳定性，即使经受大跨度温度的波动，也不改其优良的性能。

5.突出的减磨性能，可有效的减少振动和降低噪音，延长零部件和轴承的使用寿命。

通过对10辆动车该款润滑脂在制动系统中的使用情况进行调研，该款润滑脂使用3年后依然具备良好的使用效果，关键部位检查发现无磨损迹象，且润滑脂扔保持着一定的稠度，能保证列车制动系统的正常运转。通过此次对福斯RENOLIT HLT2润滑脂的分析给国产化油脂奠定了基础。

参考文献

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