СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ БОКОВОЙ ГРАНИ РЕЛЬСА И ГРЕБНЯ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ Российский патент 1999 года по МПК B61K3/00 

Изобретение относится преимущественно к железнодорожному транспорту и касается способа повышения износостойкости трущихся пар и соединений, заключающегося в нанесении покрытий на поверхности этих пар и соединений покрытий из пластичных металлов. Изобретение может найти применение в любой другой области, в которой используются любые кинематические пары и механизмы, реализующие взаимодействие одной поверхности с другой.

Известны различные методы нанесения фрикционных покрытий пластичных металлов и сплавов на трущиеся поверхности различных ответственных деталей, таких как гильзы цилиндров, шейки коленчатых валов, в целях повышения антиизносных и противозадирных свойств (1).

Недостатком этих методов является то, что область их применения не распространяется на соединение типа "колесо-рельс". Указанное соединение предусматривает временный характер взаимодействия одного элемента с другим, то есть с одним и тем же участком рельса в контакт входят периодически колеса разных колесных пар и вероятность постоянного или периодического контакта с этим участком рельса одного и того же колеса мала. Известные способы распространяются только на те взаимодействующие пары, контакт которых постоянен по времени.

Известен способ повышения износостойкости боковой грани рельса и гребня колеса колесной пары, основанный на том, что при движении колесной пары по рельсовому пути наносят посредством рельсосмазывающего устройства покрытие из смазочной композиции на гребень колеса колесной пары и боковую грань рельса.

Данный способ решает задачу по снижению коэффициента трения в паре взаимодействия гребня колеса колесной пары и боковой грани рельса рельсового пути за счет того, что во время контакта вращающейся и перемещающейся поверхности с поверхностью неподвижной подается смазка. Однако подача такой смазки направлена только на то, чтобы снизить трение применительно к этому конкретному взаимодействию. При прохождении этого рельсового участка другим колесом подача смазки должна быть возобновлена. Это объясняется тем, что эффект снижения трения в контактирующей паре проявляется только в начальный момент после подачи смазочной композиции. Силовое взаимодействие приводит к тому, что смазка выдавливается и стекает с рельса, а воздействие внешней среды (ветер, вода, пыль, абразив и т.д.) приводит к тому, что с течением времени покрытие теряет свои главные свойства. В связи с этим требуется все время это покрытие возобновлять. Кроме того, при взаимодействии гребня колеса с боковой гранью рельса в месте контакта происходит существенный нагрев, в том числе и смазочного покрытия, что при взаимодействии с водными парами окружающей среды приводит к усилению процесса разрушения металла как гребня колеса, так и рельса.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по получению на контактирующих поверхностях колеса и рельса износостойкого покрытия из пластичных металлов, которое формируется за счет втирания компонентов смазочной композиции при контакте гребня колеса колесной пары и боковой грани рельса, то есть за счет использования трения в данном соединении в процессе эксплуатации. Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении износостойкости боковой грани рельса и гребня колеса колесной пары.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе повышения износостойкости боковой грани рельса и гребня колеса колесной пары, основанном на том, что при движении колесной пары по рельсовому пути наносят посредством рельсосмазывающего устройства покрытие из смазочной композиции на гребень колеса колесной пары и боковую грань рельса, на гребень колеса колесной пары и боковую поверхность рельса рельсового пути наносят металлоплакирующую консистентную смазочную композицию на основе жирового солидола для создания за счет химического осаждения и фрикционного втирания компонентов указанной композиции покрытия из пластичных металлов на боковой грани рельса и гребне колеса колесной пары.

При этом в качестве металлоплакирующей консистентной смазочной композиции используют композицию, состоящую из порошка меди, бронзовой пудры, олеиновой кислоты и жирового солидола. Эта композиция имеет следующий состав, масс.%:
Порошок меди - 10
Бронзовая пудра - 5
Олеиновая кислота - 3
Жировой солидол - Остальное
Для интенсификации процессов образования защитных покрытий из пластичных металлов по данному способу предварительно на боковую грань рельса и/или гребень колеса колесной пары наносят покрытие из тех же пластичных металлов, которые используются в смазочной композиции. Нанесение может быть осуществлено различными методами, например методом наплавки, или напыления, или натирания.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для достижения требуемого технического результата.

Так подача на гребень колеса колесной пары и боковую поверхность рельса рельсового пути металлоплакирующей консистентной смазочной композиции на основе жирового солидола позволяет при движении колеса по рельсу в результате их механического взаимодействия создать за счет химического осаждения и фрикционного втирания компонентов указанной композиции покрытия из пластичных металлов на боковой грани рельса и гребне колеса колесной пары.

Пример исполнения. В стационарное рельсосмазывающее устройство заправляется металлоплакирующая консистентная смазочная композиция следующего состава, масс.%:
Порошок меди - 10
Бронзовая пудра - 5
Олеиновая кислота - 3
Жировой солидол - Остальное
В процессе прохождения колеса колесной пары по рельсовому пути через рельсосмазывающеее устройство данный состав подается на гребень колесной пары. Вследствие трения гребня колеса о боковую грань рельса происходит нанесение на гребень колеса и боковую грань рельса покрытий из пластичных металлов. Это происходит в результате одновременного смазывающего действия, химического осаждения и фрикционного втирания компонентов в поверхностный слой гребня колеса и рельса.

Наиболее эффективно применение этого способа при прохождении колесных пар участков рельсового пути на кривых малого радиуса. В этом случае обеспечивается снижение интенсивности изнашивания боковой грани рельса и гребня колеса в 2 и более раз.

Нанесенные на гребень колеса и боковую грань рельса покрытия в виде пластичных металлов остаются на этих поверхностях, представляя собой, с одной стороны, защиту поверхностного слоя и, с другой стороны, стационарную смазку для следующего колеса, в том числе и для колеса, на гребень которого в результате технической неисправности рельсосмазывающего устройства смазка не подается.

В целях интенсификации процессов образования защитных покрытий их пластичных металлов по данному способу на боковую грань рельса и/или гребень колеса колесной пары можно предварительно нанести покрытия из тех же металлов различными методами - наплавки, напыления, натирания и т.д.

Например, на гребень колесной пары после обточки в депо на колесотокарном станке наносят трением латунное покрытие, а на боковую грань рельса наносят композиционное покрытие посредством химического осаждения солей пластичных металлов из технологической среды, описанной, например, в RU, N 2004622 (3).

Таким образом подготовленные колесные пары и рельсы позволяют существенно снизить работу трения пары взаимодействия не только в режиме подачи металлоплакирующей консистентной смазочной композиции, но и в режиме прохождения участков рельсового пути без подачи этой композиции. Предварительное нанесение покрытий позволяет при реализации способа интенсифицировать процесс осаждения и втирания компонентов смазочной консистенции в гребень колеса и боковую грань рельса.

Источники информации:
1. Гаркунов Д.Н. "Триботехника", М, "Машиностроение", 1989, 328 с.

2. RU, з. N 94005250, B 61 K 3/00, опубл. 10.10.95.

3. RU, п. N 2004622, C 23 C 26/00, опубл. 30.03.94.

Способ реализуется путем нанесения на боковую грань рельса и гребня колесной пары, покрытий из пластичных металлов вследствие одновременного смазывающего действия, химического осаждения и фрикционного втирания компонентов, содержащихся в металлоплакирующей консистентной смазочной композиции, подаваемой на гребень колесной пары при ее движении по рельсу. В целях интенсификации процессов образования защитных покрытий из пластичных металлов по данному способу на боковую грань рельса и (или) гребень колесной пары предварительно могут быть нанесены покрытия из тех же металлов различными методами наплавки, напыления, натирания и т.д. Изобретение направлено на снижение интенсивности изнашивания боковой грани рельса и гребня колеса. 3 з.п.ф-лы.

1. Способ повышения износостойкости боковой грани рельса и гребня колеса колесной пары, основанный на том, что при движении колесной пары по рельсовому пути наносят посредством рельсосмазывающего устройства покрытие из смазочной композиции на гребень колеса колесной пары и боковую грань рельса, отличающийся тем, что на гребень колеса колесной пары и боковую поверхность рельса рельсового пути наносят металлоплакирующую консистентную смазочную композицию на основе жирового солидола для создания за счет химического осаждения и фрикционного втирания компонентов указанной композиции покрытия из пластичных металлов на боковой грани рельса и гребне колеса колесной пары. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве металлоплакирующей консистентной смазочной композиции используют композицию, состоящую из порошка меди, бронзовой пудры, олеиновой кислоты и жирового солидола. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что указанная композиция имеет следующий состав, мас.%:
Порошок меди - 10
Бронзовая пудра - 5
Олеиновая кислота - 3
Жировой солидол - Остальное
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно на боковую грань рельса и/или гребень колеса колесной пары наносят покрытие из пластичных металлов методом наплавки, или напыления, или натирания.