Способ защиты от бокового износа головки рельса и смазочная композиция для его осуществления


 


Владельцы патента RU 2542857:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" МГУПС (МИИТ) (RU)

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. Способ защиты от бокового износа головки рельса заключается в том, что на боковую поверхность головки рельса на криволинейных участках пути и зонах стрелочных переводов наносят смазочную композицию на основе органического связующего, включающую в себя твердосмазочный материал в виде диспергированного порошка серпентинита и комбинацию слоистых и металлоплакирующих компонентов в виде порошков графита, дисульфида молибдена и порошков мягких металлов и/или сплавов - алюминия, олова, цинка, меди, бронзы. Для реализации способа используют смазочную композицию на основе органического связующего, включающую в себя твердосмазочный материал в виде диспергированного порошка серпентинита, при этом в смазочную композицию дополнительно вводят комбинацию порошков графита, дисульфида молибдена, мягких металлов и/или сплавов, при следующем содержании компонентов, мас.%: серпентинит - 5-20; графит - 2-10; дисульфид молибдена - 2-10; порошки мягких металлов и/или сплавов - 2-10; органическое связующее - остальное. В результате увеличивается срок службы рельсов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, к способу и средству обеспечения защиты от бокового износа железнодорожных рельсов и элементов стрелочных переводов. Особенно для защиты рельсов, уложенных в сложных эксплуатационных условиях при сочетании затяжных подъемов и спусков с кривыми малого радиуса, высокой грузонапряженности, тяжеловесного движения и т.п. Изобретение предназначено для увеличения срока службы рельсов и элементов стрелочных переводов за счет увеличения износостойкости боковых поверхностей головок рельсов, рамных рельсов и остряков и может найти применение на магистральных железнодорожных линиях, в том числе высокоскоростных, в тоннелях, метрополитенах и на железнодорожных путях промышленных предприятий.

Известны смазочные композиции, содержащие следующие добавки:

- графит - в качестве твердосмазочного материала (Малая советская энциклопедия. М., Госнаучиздат. "Большая советская энциклопедия”, 1959, т.3, с.114) или в качестве присадки к смазочным маслам или к пластичным смазкам, например к смазке на основе нефтяного масла (Авторское свидетельство СССР №1583437 C10M 125/02, 1990);

- медный порошок (Пластичная смазка. Авторское свидетельство СССР №658165, C10M 125/04, 1976);

- смесь порошков алюминия, сурьмы и магния (Металлоплакирующий смазочный материал для узлов трения. Авторское свидетельство СССР №1011678, C10M 125/04, 1981);

- порошок меди, бронзовой пудры, олеиновой кислоты с жировым солидолом (Способ повышения износостойкости боковой грани рельса и гребня колесной пары. RU №2130399, C1 B61K 3/00, 1999);

- серпентинит (Ингредиент смазочных материалов. RU №2131451, C1 C10M 125/26, 26.04.1996);

- графит и дисульфид молибдена (Рельсовая смазка. RU №2271382, C1 C10M 169/02, 28.06.2004).

Следует отметить не только труднодоступность вышеприведенных аналогов, но и их трудоемкость изготовления и повышенные требования к чистоте порошков.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ защиты от износа головки рельса и гребней бандажей колесных пар путем нанесения на них смазки, которая включает в себя серпентинит в качестве твердосмазочного материала (Патент №2111141, C1 B61K 3/00, 14.02.1994). Он взят за прототип. Данная смазка предполагает значительный расход дорогостоящего серпентинита. Также основными недостатками подобных смазок являются недостаточные противоизносные свойства, а при особо низких температурах затруднительна их подача в зону контакта рельс-колесо.

Кроме того, при использовании известных смазок требуется проводить смазывание рельсов в кривых малого радиуса постоянно либо передвижными рельсосмазывателями, либо стационарными лубрикаторами при прохождении колес подвижного состава.

Несмотря на проводимую современную лубрикацию, она недостаточно эффективна, поскольку в сложных эксплуатационных условиях (на участках пути, где имеются затяжные подъемы более 10‰, кривые с радиусами менее 400 м, запесочивание пути) смена рельсов Р65 производится после наработки тоннажа 70-100 млн тонн брутто, в то время как рельсы Р65 должны служить при нормативной наработке тоннажа не менее 700 млн тонн брутто, а в ближайшей перспективе - более 1000 млн тонн брутто.

Техническим результатом заявляемого изобретения является разработка способа защиты от бокового износа головки рельса с разработкой смазочной композиции с усовершенствованным составом, содержащим одновременно слоистые и металлоплакирующие ингредиенты, легирующие, в процессе трения, трущиеся поверхности, обеспечивающие снижение износа рельсов и продление срока их службы. При этом, после периода периодической смазки рельсов, должен обеспечиваться продолжительный период эксплуатации пути без нанесения смазочной композиции.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что предлагается способ защиты от бокового износа головки рельса, при котором на боковую поверхность головки рельса на криволинейных участках пути и зонах стрелочных переводов наносят смазочную композицию на основе органического связующего, включающую в себя твердосмазочный материал в виде диспергированного порошка серпентинита и комбинацию слоистых и металлоплакирующих компонентов в виде порошков графита, дисульфида молибдена и порошков мягких металлов и/или сплавов - алюминия, олова, цинка, меди, бронзы.

При проведении смазочных работ периодическое смазывание боковой поверхности рельсов проводят в течение 1-3 месяцев, далее прерывают еженедельное периодическое смазывание на срок от 1 до 3 месяцев.

Для реализации способа используют смазочную композицию для уменьшения бокового износа головки рельса на основе органического связующего, включающую в себя твердосмазочный материал в виде диспергированного порошка серпентинита, при этом в смазочную композицию дополнительно вводят комбинацию порошков графита, дисульфида молибдена, мягких металлов и/или сплавов, при следующем содержании компонентов, мас.%:

серпентинит - 5-20;

графит - 2-10;

дисульфид молибдена - 2-10;

порошки мягких металлов и/или сплавов - 2-10;

органическое связующее - остальное.

В качестве порошков мягких металлов и/или сплавов используют порошки алюминия, олова, цинка, меди, бронзы.

Органическое связующее является основой смазочной композиции, в которой равномерно распределены другие компоненты и которая позволяет произвести нанесение смазки на трущиеся поверхности. В качестве органического связующего может быть использована любая смазка, применяемая для снижения бокового износа рельсов, например эпоксидная смола, рельсовая смазка ЖР, ПУМА-МЛ и т.д.

Физико-механические свойства используемых в смазочной композиции слоистых твердых компонентов обусловлены следующим.

Серпентинит является твердосмазочным материалом, который значительно усиливает антифрикционные и противозадирные свойства, в смазочной композиции его содержание составляет 5-20%.

Графит представляет собой модификацию углерода со слоистой структурой и обладает очень хорошими смазывающими свойствами на воздухе, в смазочной композиции его содержание составляет 2-10%.

Дисульфид молибдена усиливает противозадирные свойства и очень стоек к радиации, в смазочной композиции его содержание составляет 2-10%.

Введение в состав пластичной композиции порошков мягких металлов (алюминий, медь, олово, цинк) и/или сплавов (бронза) способствует улучшению триботехнических свойств из-за металлоплакирования трущихся поверхностей и реализации «эффекта безызносности». Применение металлоплакирующих компонентов смазки позволяет увеличить период между смазочными работами. Цинк и олово обладают хорошими способностями удерживать смазку. В смазочной композиции содержание порошков мягких металлов и/или сплавов составляет 2-10%.

После нанесения смазочной композиции согласно изобретению на боковую поверхность головки рельса в места контакта рельс-колесо, при прохождении подвижного состава по рельсам за счет энергии трения образуются защитные, высокопрочные, антифрикционные, противозадирные, противоизносные твердосмазочные покрытия, реализующие в сопряжениях «эффект безызносности». Данные защитные покрытия прекращают водородное охрупчивание поверхности рельса в зонах интенсивного трения и защищают поверхностный и подповерхностный слои металла от химического разрушения, а также обеспечивают самосмазывание сопряжений в режиме сухого трения, при этом высокая эффективность по уменьшению бокового износа рельсов достигается благодаря особому сочетанию в своем составе одновременно слоистых и металлоплакирующих ингредиентов, легирующих в процессе трения поверхность контакта рельса с колесом.

Лабораторные износные испытания показали практически трехкратную эффективность самосмазывающей композиции по уменьшению износа образца модели рельса. Лабораторные испытания были проведены по схеме «неподвижный цилиндр - вращающийся ролик» при среднем давлении в месте контакта 50 МПа, скорости вращения 1 м/с, диаметре цилиндра 13 мм, диаметре ролика 40 мм. Цилиндр был выполнен из рельсовой стали (полый с охлаждением внутри водой), ролик - из колесной стали. Измерение глубины и ширины лунки на цилиндре проводили с точностью до 0,05 мм, ролик взвешивался с точностью до 0,0005 г. Относительный износ цилиндра рассчитывался по формуле h/s, где h - глубина износа; s - путь трения. Полученное среднее значение относительного суммарного износа после пяти испытаний для образца без покрытия составило 3,6·10-7, а для образца с покрытием смазочной композицией согласно изобретению - 1,3·10-7. Наиболее заметное влияние смазочной композицией на трибосопряжение наблюдается в течение первых 7 минут работы, что подтверждает перегиб на полученном при испытаниях графике зависимости износа от времени.

При эксплуатационных испытаниях на горно-перевальном участке железнодорожного пути, имеющего следующие характеристики: радиус кривой 410 м, подъем 8‰, грузонапряженность 120 млн т брутто в год, проводили нанесение смазочной композиции, согласно изобретению с периодичностью 3 раза в неделю в течение 1,5 месяцев, далее 5 месяцев не проводили нанесения смазочной композиции, и вновь продолжили ее нанесение в течение 2 месяцев. Боковой износ головки рельса измеряли в круговой кривой по разнице среднего значения ширины головки рельса до начала испытаний и в процессе испытаний. После наработки тоннажа 90 млн т брутто применение смазочной композиции согласно изобретению в круговой кривой позволило снизить интенсивность бокового износа рельсов до четырех раз по сравнению с контрольным участком.

В процессе испытаний было подтверждено, что образующиеся поверхностные слои обеспечивают продолжительный период работы с уменьшенной интенсивностью износа, в период которого не требуется постоянного нанесения смазочной композиции, при этом продлевается срок службы рельсов.

В зависимости от условий эксплуатации предлагается в первые три месяца производить по 2-4 нанесения на поверхность головки рельса смазочной композиции еженедельно, далее перерыв в 1-3 месяцев (без нанесения смазочной композиции) и вновь повторение по 2-4 нанесения еженедельно в течение 2-3 месяцев, с последующими перерывами и повторными смазками, при контроле бокового износа.

Данный способ и смазочную композицию согласно изобретению можно применить и для продления срока службы остряков и рамных рельсов стрелочных переводов.

В зависимости от плана и профиля пути и сложности условий эксплуатации можно варьировать процентным содержанием компонентов в приведенных граничных значениях массовой доли и графиком проведения смазывания, для оптимизации стоимости затрат, при обеспечении снижения бокового износа головки рельса.

1. Способ защиты от бокового износа головки рельса, заключающийся в том, что на боковую поверхность головки рельса на криволинейных участках пути и зонах стрелочных переводов наносят смазочную композицию на основе органического связующего, включающую в себя твердосмазочный материал в виде диспергированного порошка серпентинита, отличающийся тем, что в смазочную композицию дополнительно вводят комбинацию слоистых и металлоплакирующих компонентов в виде порошков графита, дисульфида молибдена и порошков мягких металлов и/или сплавов - алюминия, олова, цинка, меди, бронзы.

2. Способ защиты от бокового износа головки рельса по п.1, отличающийся тем, что периодическое смазывание боковой поверхности рельсов проводят в течение 1-3 месяцев, далее прерывают еженедельное периодическое смазывание на срок от 1 до 3 месяцев.

3. Смазочная композиция для уменьшения бокового износа головки рельса на основе органического связующего, включающая в себя твердосмазочный материал в виде диспергированного порошка серпентинита, отличающаяся тем, что в смазочную композицию дополнительно вводят комбинацию порошков графита, дисульфида молибдена, мягких металлов и/или сплавов, при следующем содержании компонентов, мас.%:
серпентинит - 5-20;
графит - 2-10;
дисульфид молибдена - 2-10;
порошки мягких металлов и/или сплавов - 2-10;
органическое связующее - остальное.

4. Смазочная композиция по п.3, отличающаяся тем, что в качестве порошков мягких металлов и/или сплавов используют порошки алюминия, олова, цинка, меди, бронзы.



 

Похожие патенты:
Настоящее изобретение относится к пластичной смазке для тяжелонагруженных узлов трения, содержащей базовое масло, синтетические жирные кислоты и гидроокись кальция, при этом в качестве базового масла используют очищенное отработанное моторное масло, а в качестве синтетических жирных кислот - кубовые остатки производства синтетических жирных кислот, при следующем соотношении компонентов: очищенное отработанное моторное масло - 68-70 масс.%, кубовые остатки производства синтетических жирных кислот - 27-30 масс.%, гидроокись кальция - 2-3 масс.%.

Настоящее изобретение относится к пластичной смазке на основе углеводородной дисперсионной среды и полимочевины, при этом она содержит в качестве углеводородной дисперсионной среды полиалкилбензол или его смесь с нефтяным маслом при следующем соотношении компонентов, мас.%: полимочевина - 6-15; дисперсионная среда - остальное, при этом дисперсионная среда имеет состав, мас.%: полиалкилбензол - 5-100; нефтяное масло - 0-95.

Изобретение относится к составам смазочно-охлаждающих жидкостей, используемых при обработке металлов резанием. .
Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ) и может быть использовано для приготовления рабочих растворов СОЖ, используемых для обработки металлов резанием на металлообрабатывающих предприятиях.
Изобретение относится к смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ) и может быть использовано для приготовления рабочих растворов СОЖ, используемых для обработки металлов резанием на металлообрабатывающих предприятиях.
Изобретение относится к рабочим жидкостям для гидравлических систем, в том числе для гидравлических систем запорной арматуры газовых магистралей. .
Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, в частности к пластичным смазкам, предназначенным для использования в узлах трения машин и механизмов, работающих в условиях повышенной температуры, высоких нагрузок и скоростей и в контакте с агрессивными средами, например перегретым водяным паром, окислительными агентами и т.п.

Изобретение относится к области производства смазочных изделий, которые могут быть использованы для лубрикации пар трения «колесо - рельс» железнодорожного транспорта и грузоподъемных механизмов.

Изобретение относится к области создания смазочных композиций, используемых на железнодорожном транспорте для снижения износа рельсовых путей, гребней колес локомотивов и подвижного состава.

Изобретение относится к низкотемпературным приборным маслам на основе модифицированных олигоэтилсилоксанов, которые могут быть использованы в широком диапазоне температур от минус 75°С до 200°С в различных областях современной техники.
Настоящее изобретение относится к рельсовой смазке, содержащей мазут, канифоль, минеральное масло или смесь минеральных масел, при этом дополнительно включен асбест хризотиловый и соотношение входящих в рельсовую смазку компонентов поддерживают следующим, мас.%: мазут 5-50; канифоль 5-40; асбест хризотиловый 0,01-0,02; минеральное масло или смесь минеральных масел до 100.
Настоящее изобретение относится к смазке для обработки металлов давлением, содержащей мыло щелочного металла с влажностью 10-20 мас.%, при этом она дополнительно содержит нанотрубки графена со средним размером частиц 10-30 нм, модифицированные Mg(NO3)2×6H2O, причем весовое соотношении частиц графена и добавки составляет 1:1, или алюминиевую пудру с размером частиц 1-2 мкм, при следующем соотношении компонентов, масс.%: нанопорошок графена - 1-1,5 или алюминиевая пудра - 2,5-5,5; мыло щелочного металла с влажностью 10-20 мас.% - остальное.
Настоящее изобретение относится к твердому смазочному материалу для абразивной обработки, содержащему стеариновую кислоту, дисульфид молибдена, при этом он дополнительно содержит ультрадисперсный порошок диатомита, пропитанный минеральным маслом с поверхностно-активными веществами и химически-активными присадками и ультрадисперсный порошок алмазнографитовой шихты при следующем соотношении компонентов, масс.%: порошок диатомита - 15-25; дисульфид молибдена - 10-15; порошок алмазографитовой шихты - 0,1-1; стеариновая кислота - остальное.
Настоящее изобретение относится к твердой смазке для абразивной обработки металлов и сплавов, содержащей хлорфторуглеродное масло, низкомолекулярный полиэтилен, минеральное масло, высокодисперсный порошок смеси продукта термического восстановления лейкоксена и карбида кремния или нитрида алюминия, при этом она дополнительно содержит линолевую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: хлорфторуглеродное масло 6-8 низкомолекулярный полиэтилен 1-2 минеральное масло 11-14 высокодисперсный порошок   смеси продукта термического восстановления 15-18 лейкоксена и карбида кремния   или нитрида алюминия   линолевая кислота 16,5-31 стеариновая кислота остальное, при этом она содержит смесь продукта термического восстановления лейкоксена и карбида кремния или нитрида алюминия, взятых в соотношении, равном 0,5-1:1, соответственно.

Настоящее изобретение относится к смазочной композиции, содержащей минеральное масло и порошкообразный наполнитель, полученный при испарении и конденсации пара в плазменном испарителе, при этом масло в качестве порошкообразного наполнителя содержит смесь наноразмерного порошка латуни дисперсностью 10… 30 нм, ультрадисперсного порошка полититаната калия интеркалированного цинком дисперсностью 100… 300 нм и поверхностно-активное вещество, причем ультрадисперсный порошок полититаната калия интеркалированного цинком получен химическим методом, при следующем соотношении компонентов в масс.%: порошкообразный наполнитель, состоящий из   смеси наноразмерного порошка латуни,   ультрадисперсного порошка полититаната   калия, интеркалированного цинком, и   поверхностно-активного вещества 0,2 минеральное масло 99,8 Техническим результатом настоящего изобретения является повышение антифрикционных и антизадирных свойств масла.

Настоящее изобретение относится к смазочной масляной композиции, включающей 100 масс. частей смазки и от 0,01 до 3,0 масс.

Настоящее изобретение относится к электропроводящей смазке, содержащей минеральное масло, присадку, металлический порошок, в качестве которого используют высокодисперсный порошок меди, стабилизирующую добавку, при этом смазка дополнительно содержит загуститель, в качестве которого используют этилцеллюлозу, при этом в качестве присадки используют органическую матрицу, представляющую собой соли высокомолекулярных органических соединений (мыло) и высших органических жирных кислот, а в качестве стабилизирующей добавки - 30%-ный раствор бензотриазола в ацетоне при следующем содержании компонентов, мас.%: органическая матрица 40, высокодисперсный порошок меди 30, загуститель 20, стабилизирующая добавка 5, минеральное масло - остальное.
Настоящее изобретение относится к смазочной композиции, содержащей минеральное масло и порошкообразный наполнитель, состоящий из смеси наноразмерных порошков дисульфида молибдена и сплава порошков латуни и фосфора, полученных при испарении и конденсации пара в плазменном испарителе с соотношением компонентов, мас.%: 55:30:15, разбавленных в минеральном масле, при этом в композицию добавляют 15% раствора карбамида в 10% водном растворе аммиака в соотношении 50:50 мас.%, разбавленных в 84,7% минерального масла, при этом дисперсность порошкообразного наполнителя составляет 5-10 нм.
Изобретение относится к смазочным композициям и может быть использовано при эксплуатации железнодорожного транспорта и кранового хозяйства, в частности для смазки поверхности трения пары «гребень колеса - рельс».

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, конкретно к способу получения многофункциональной присадки, предназначенной для использования в смазочных маслах.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано при прохождении кривых участков пути в плане. При движении по рельсовой колее подсыпают песок на рельсовую нить.
Наверх