摘　要：回顾了铁道部科学研究院金属及化学研究所从事铁路专用润滑油、脂研究发展的两个历程，即50年代至70年代为创业成长时期，改革开放近20年为快速发展时期。跟踪我国铁路发展做过的主要工作以及取得的重要研究成果，近20年来在铁路专用润滑油，脂研究开发方面共取得各类科研成果26项，部级等奖项20个。在新世纪到来之际，对今后铁路专用润滑油、脂学科发展提出两点看法，并建议尽快开展高速铁路润滑剂的研究。
　　关键词：铁路专用；润滑油；润滑脂；发展；成果；展望
　　1　前言
　　铁路专用润滑油、脂的研究、应用及开发与铁道部科学研究院同步成长，已经走过了50年的历程。半个世纪来，铁路专用润滑油、脂逐渐从无到有，品牌从少到多，技术水平由低到高。特别是改革开放20年来，随着铁路运输牵引动力电力、内燃化，车辆滚动轴承化的进展加快以及近期提速、重载、安全运输的迫切需要。在新配方、新工艺、新产品的研究开发工作中，取得了很大的成就， 凝聚了在此领域勤奋工作的几代人的心血。
　　2　铁路专用润滑油、脂研究的意义及其发展历程
　　2.1 铁路专用润滑油、脂研究的意义
　　铁路路网遍布全国，拥有大量的机械装备，如机车、车辆、筑路和装卸机械，以及各类机械加工设备等。上述机械装备的全天候、长寿命、安全可靠性等的使用要求，决定了铁路专用润滑技术的特殊性和重要性。
　　润滑属于摩擦学的范围，是一门综合性的边缘科学，其任务就是研究相对运动的相互作用表面摩擦、磨损的规律，并抑制、降低有害摩擦与磨损的技术途径，以期达到延长运动部件使用寿命、节约动力消耗、提高安全可靠性等目的。而铁路运输的突出特点正好表现在对其润滑技术的这几项特殊要求上。根据调查资料，全国铁路施以合理润滑技术，以降低摩擦减少磨损，节约动力消耗，按80年代初期计算每年至少可节约3亿元以上^[1]，其经济意义重大。
　　根据近20年来研究开发应用铁路专用润滑油、脂的实践，以及国外先进国家铁路润滑技术的应用经验，按照我国铁路运用条件和自然资源状况，研制、使用铁路运输设施的专用润滑油、脂，并在此基础上修改完善各类润滑油、脂的技术条件，使其逐步纳入铁道行业标准，并健立健全严格的管理制度以及产品质量定期检查制度，保障供给渠道，就可适应铁路运输新形势的发展。
　　2.2 铁路专用润滑油、脂研究发展的历程
　　铁道部科学研究院金属及化学研究所（以下简称金化所），是国内Z早从事研究、开发铁路专用润滑油、脂的研究单位。其发展历程可分为创业成长和快速发展二个时期。
　　2.2.1 50年代至70年代的创业成长时期
　　50至70年代，结合我国资源与当时铁路运输要求，主要进行了以下4方面的工作：
　　（1）蒸汽机车润滑材料
　　50年代初期，研究解决了蒸汽机车原用硬干油为稀油润滑，降低了机车阻力；增加牵引力30t/台机车以上。50年代中后期，研制了合成过热汽缸油，适应了新型蒸汽机车汽缸汽室温度400℃以上的要求，解决了高温润滑和积炭问题。为节约油料，还研究应用了乳化汽缸油代替纯汽缸油技术。
　　（2）滑动、滚动轴承润滑剂
　　用聚氨酯泡沫塑料代替棉毛线作为含油料，在车辆和蒸汽机车中推广应用。研制了代铁路车辆专用的滚动轴承Ⅰ型锂基脂，替代了原代用的钙钠基润滑脂。此外，还研制了HZ-25车轴油，并在关内各铁路局推广应用，缓和了冬季车轴油（HZ-23号）供不应求的局面。
　　（3）内燃机车两代柴油机油（增压柴油机油）
　　60年代，研究了我国代含添加剂柴油机油，用于我国批量生产的东风型内燃机车上。70年代后期，又研制了铁路第二代柴油机油（即1^#、2^#内燃机车增压柴油机油），解决了从法国进口的ND4型内燃机车及国产大功率DF4等型内燃机车的润滑问题。
　　（4）机车、车辆制动机润滑剂
　　研究并应用了冬夏通用三通阀油和制动缸润滑脂，基本上解决了因油脂质量而引起的制动故障问题。
　　这一时期还研究了曲线钢轨涂脂器及其润滑脂，东风型内燃机车齿轮脂，以及车轴油再生工艺，柴油机油再生工艺流程与设备等新技术、新工艺，收到了较好的技术经济效益。
　　2.2.2 改革开放近20年的快速发展时期
　　70年代后期至90年代，随着我国改革开放，铁道部分别引进了美、法、前苏联、日等国家的大功率内燃和电力机车，以及瑞典、日本等国家生产的各类滚动轴承，以适应铁路运输牵引动力革命（内燃化、电气化）和客、货车辆的滚动轴承化。以此为契机，先后研制成功并推广了内燃机车增压柴油机油，铁道客货车辆滚动轴承脂，进口机车润滑油脂国产化等多类系列科研成果，满足了铁路运输提速、重载、安全发展的需要。在这个时期，还从美、日、德等国家购买了不同技术特点的润滑油脂评定设备及分析仪器，改造并扩建了多台专用台架设备，培养并招聘了较高层次的专业研究人员。
　　近几年来，除了少数在研项目抓紧研究、试验外，大多数科研人员积极开展上述科研成果的推广、应用以及铁道行业标准的制订工作，以优异的产品质量，规范的技术管理，严谨的监测机制，把好科研成果转化的产品质量关，迎接新世纪的挑战和发展。
　　3　近20年来取得的主要主绩
　　3.1 新产品的研制及应用
　　1978年以来，金化所油润研究室所完成的科研成果及转化应用情况见表1。

表1 改革开放20年来金化所铁路专用润滑油、脂鉴定、获奖及推广应用情况

　　3.1.1 内燃机车增压柴油机油系列
　　柴油机是内燃机车的心脏。润滑油的性能关系到柴油机的使用寿命、检修周期与安全可靠性，应当随着柴油机功率与强化系数的增大而及时更新换代。
　　根据美国机车维修者协会（LMOA）和美国通用电气公司（GE）对内燃机油不同性能要求，我国铁路内燃机油分为代至第四代以及目前使用的第五代油，分别相当于美国石油协会（API）内燃机油分类中柴油机油CA、CB、CC、CD、CF级。其分类及主要性能特点，列于表2。

表2 美国内燃机油分类及其主要性能

　　（1）内燃机车三代油
　　随着我国铁路运输向重载及提速发展及检修期与换油期的延长的需要，70年代研制的1^#、2^#增压柴油机油逐渐暴露出不相适应的矛盾。突出的问题是，碱值低，热安定性及高温清净性差，换油周期短。为此，按照铁道部科技发展计划的要求，于1993年完成了三代油的研制工作。经过一年示范性推广试用，性能良好，不仅具有比1^#增压器油优良的高温清净性、抗磨性、碱保持性及热氧化安定性，而且能改善柴油机运用质量，延长柴油机使用寿命及换油周期，可实现一个中修不换油（运行20×10⁴km以上）^[4]。自1995年起， 已在全路DF4、ND2、ND4和北京型等内燃机车上推广使用，并取得了显著的技术经济效益。
　　（2）内燃机车四代油
　　1984年至1986年，我国从美国GE公司进口了一批ND5型大马力内燃机车，其柴油机平均有效压力2.01MPa，强化系数91.2，总功率2924kW，为当时世界上大功率、高热强度柴油发动机之一。该机车柴油机要求使用高性能（抗氧、抗磨、清净性、强碱保持性等均要优良）的LMOA四代油。另外，当时我国自行设计制造的DF4C、DF6、DF8等新型机车，也要求使用质量水平与LMOA四代油相当的内燃机油。
　　1985年至1990年，铁道部、中国石油化工总公司的有关院、厂、段联合进行了内燃机车四代油的研制。所研制的大2^#、兰3^#含锌四代油和北1^#非锌四代油均符合LMOA四代油性能指标和GE公司要求，达到了国外四代油质量水平。可以满足ND5机车使用要求，替代进口复合剂调配的四代油，每年可节约外汇约1×10⁶美元^[3]。
　　（3）内燃机车多级四代油
　　该油是节能型柴油机油，国外铁路（例如英、美、加拿大等国）已广泛使用。为了节约能源，同时降低润滑油消耗，1990年铁道部下达多级四代油科研项目；1991年被列入国家计委科技司“八五”国家重点科研项目。金化所为该项目的主持单位。经过5年研究、试验，该课题于1995年通过了铁道部科技司技术鉴定和国家计委的验收。1996年进行示范推广工作，1998年在ND5机车上使用。
　　该油品低温启动性好，可减少内燃机车冬季打温时间，减少机械磨损和人员配置，而且高温时粘度较大，密封性好，有利于燃油的充分燃烧。根据试验资料表明，在一般运用条件下，使用多级四代油可节约柴油1%以上，机油2%左右。
　　3.1.2 进口内燃、电力机车润滑油脂国产化系列
　　继ND5型大马力内燃机车引进以后，铁道部又从法国、日本、原苏联分别进口了8K、6K和8G型电力机车。这些机车所用润滑油、脂是由美、苏（原）、日、西欧等国进口的，其技术条件较高，规格标准不一，而且品种繁多。为了解决进口机车润滑油、脂国产化问题，铁道部在下达了《ND5机车牵引电机悬挂抱轴瓦油》、《ND5机车牵引齿轮脂》项目之后，于1990年又下达了《进口电力机车润滑油、脂国产化研究》项目，其中包括8K电力机车牵引齿轮油、空气压缩机油和牵引电机轴承润滑脂三个子项目。
　　（1）牵引电机悬挂抱轴承油（抱轴瓦油）
　　ND5型内燃机车牵引电机悬挂轴承，系采用铅基白合金镶嵌的滑动轴承（铜背），通过毛毡芯吸油润滑。美国GE公司要求使用符合美国AAR M963-79技术条件的HD57油，并对当时三个机务段送检的代用油提出了“不宜使用”的结论^[5]。为此，由金化所主持研制新型抱轴瓦油。经过调研，确定研制油的关键指标在于：油品低温性能、粘温性能、以及减磨润滑性能要好，以适应我国全年气候条件下，在内燃、电力机车上通用。从1993年起已在全路内燃、电力机车推广使用。
　　（2）牵引齿轮脂
　　80年代进口的ND5内燃机车牵引齿轮要求使用半流体润滑脂，1989年完成了该项目研制任务。当时由于国产机车齿轮箱结构与材质等问题，采用稀油润滑，运用中漏油严重。在推广ND5 齿轮脂工作中，经过现场试用，亦在国产ND4等型机车上取得了良好效果。
　　（3）8K型电力机车空气压缩机油
　　法国机车技术资料原来要求使用美国Mobil Rarus 929压缩机油，投入运用不久因该油低温性能差，曾发生抱缸事故。随后法方改用Shell 15W-40多级柴油机油，经使用夏季乳化严重，影响正常维修、使用。
　　1992年至1996年，由金化所主持完成了铁路机车空气压缩机油的研制任务。研制中重点解决了两个关键问题：一是选用新疆厂生产的中间基——环烷基原油的适当（窄）馏分精制油作为基础油；二是筛选出合宜的添加剂配方。从而保证研制油具有较小的薄膜积炭倾向性和优良的热氧化安定性及抗乳化性能。目前已在全路各型内燃、电力机车上推广使用。
　　（4）8K型电力机车牵引齿轮油
　　该型机车功率大（6400kW），要求使用高粘度等级优质齿轮油。进口前在法国试验基地试运行时，试用美国Mobil SHC 630合成齿轮油，发现齿轮点蚀严重，法方改用Shell Omala 680齿轮油。究其原因，主要是Mobil SHC 630粘度偏低。研制组经过全面调查， 对铁路现场原来使用的代用齿轮油（例如18号双曲线齿轮油）进行了综合分析。认为其主要问题是，粘度等级过低，极压抗磨、热氧化安定性、粘温性及抗乳化能力等使用性能均较差。致使齿轮啮合面出现早期疲劳点蚀、异常磨损等故障。
　　为解决铁路机车无专用齿轮油的问题和进口8K等型机车用油的国产化要求，金化所与沈阳化工厂等单位协作完成了“8K型电力机车齿轮油”的研制工作。经现场试验和在8K机车上推广使用5年多的实际效果表明^[5]，8K齿轮油使用性能可靠，技术规格标准先进，达到了原进口壳牌680齿轮油的水平，可以取代进口油和其它代用油在铁路机车牵引齿轮上使用。
　　从1999年1月1日起，国产和进口电力机车以及新型提速内燃机车全面推广使用新研制的8K齿轮油。
　　（5）8K型电力机车牵引电机轴承润滑脂
　　该项研究工作不但要取代8K机车原用的壳牌公司7号航空润滑脂（Aeroshell Greaee 7），而且应满足ND5、DF4以及SS各型机车电机轴承的润滑需要。同时兼顾机车修制延长的要求，ND5机车电机2年内不补脂。金化所与天津汉沽石油化学厂合作，于1992年至1995年完成了该项目的国产化工作。研制脂选用高级复合锂皂稠化精制矿物油和合成油，并加入抗氧化、防锈蚀、极压抗磨等添加剂，采用三元一步法工艺炼制而成。它是具有高滴点（260℃以上）、耐氧化、抗磨损、防锈蚀、长寿命的新型铁路专用润滑脂。该脂已在全路内燃、电力机车上推广使用。试验及推广使用效果表明，该脂氧化安定性、轴承寿命、四球磨痕以及蒸发量等使用性能，均优于Shell 7^#航空脂和美国GE公司ND5机车原用的D6A2C10电机轴承脂，达到国外同类脂先进水平，填补了我国铁路机车牵引电机脂的空白。
　　（6）机车轮对滚动轴承润滑脂
　　机车轮对滚动轴承长期以来一直没有专用润滑脂，而用3号工业锂基脂等代用。在实际使用中，轴承滚子过热变色，端面擦伤，轴承使用寿命缩短，报废率高。随着80年代引进ND5内燃机车、8K电力机车，以及新型轮对滚动轴承的应用，使这一问题更加突出。为了解决进口机车用脂国产化和国产机车无专用脂的急需，于1990年至1993年完成了铁路专用机车轮对轴承脂的研制工作。并于1994年3月起又先后在国产内、电及进口电力机车上进行了混脂试验和低温性能考验试验。试验证明，该脂具有良好的极压抗磨性、耐高低温低、抗水防锈性及抗氧和胶体安定性等，达到了国外同类产品的先进水平，适用于速度160km·h^-1以下、机车轴质23t～25t的各型内、电机车的轮对滚动轴承上使用。
　　（7）内燃机车新型调速器油
　　根据铁道部科技发展计划的要求，于1995年至1997年完成了内燃机车新型调速器油研制任务。该油选用深度加氢精制的聚α—烯烃合成油为基础油，加入适量高温抗氧剂等多种添加剂调配而成。具有优良的氧化安定性、防锈蚀、抗乳化、抗泡沫能力以及优异的粘温性能和低温性能。从1998年7月开始，已经在全路各类型内燃机车上推广使用，效果良好。
　　3.1.3 铁路车辆润滑油、脂
　　（1）冬夏通用车轴油
　　80年代之前，我国铁路客货车辆共有30×10⁴辆左右，除了客车（约2×10⁴辆）于1978年实现了滚动油承化外，几乎全部货车仍为滑动轴承，使用冬季车轴油（HZ-23号，简称冬油）、夏季车轴油（HZ-44号，简称夏油）润滑，并严格按季节进行油品及含油料的换装。这种季节性换油作业，时间急、任务量大，耗费大量人力、物力。
　　1981年至于1983年，在过去工作的基础上，对全国石油化工资源进行了全面、深入的研究、试验，终于突破了低凝原油的限制，分别利用石蜡基、中间基原油的适宜馏分作为基础油，加入适量增粘、降凝等添加剂，解决了低温性、粘温性和润滑性等几项关键指标，较彻底地完成了冬夏通用车轴油的研制^[7]。并从1984年10月1日起在全国推广使用。
　　该油经过试验，从1980年代后期以来，还全面推广使用于南北方蒸汽机车轮轴的润滑等方面，亦收到了良好效果。
　　（2）铁道车辆滚动轴承Ⅱ型脂
　　为了适应铁路运输事业的发展，从1981年起，每年约有1×10⁴辆装用滚动轴承的新造货车交付使用。据悉，全路货车现有约 50×10⁴辆，其中，装用滚动轴承的货车约占80%。1973年至1978年铁科院曾主持研制了客车滚动轴承Ⅰ型锂基脂，但受当时我国原材料、评价手段等条件限制，Ⅰ型脂尚不能满足货车运用5年换脂的要求。为此，根据铁道部科技发展计划安排，铁科院与天津汉沽石油化学厂合作，于1981年至1989年完成了换脂期为5年或50×10⁴km的铁路货车滚动轴承脂（后更名为铁道车辆滚动轴承Ⅱ型脂，以下简称Ⅱ型脂）研制任务。研制期间，突破了制脂工艺关，于1988年获我国“一步法制备锂-钙基润滑脂的新工艺”发明专利。跟踪观察了日本、西德等5种货车轴承脂样的变化，并与研制脂对比、分析，结果证明Ⅱ型脂能够满足我国铁路货车5年或50×10⁴km换脂期的要求，其质量达到先进水平。
　　（3）车辆心盘润滑脂
　　90年代以前，我国铁路车辆部门对于施行心盘润滑未有严格要求。一般在下心盘内涂抹3号钙基润滑脂、废旧车轴油或其他代用油脂。近10年来，随着货车载重吨位与运输速度的提高，心盘磨耗问题日渐突出。尤其是大同～秦皇岛间运煤组合列车心盘磨耗十分严重。为此，1991年金化所主持完成了车辆心盘润滑脂的研究、试验及扩大装车试验，结果表明，含有适量天然鳞片石墨及多种添加剂的锂基心盘脂，具有优良的极压抗磨、抗水、抗锈蚀性及高低温性能，较原用3号钙基脂减磨效果提高3倍～5倍。
　　3.1.4 其他
　　（1）广—深线准高速铁道机车车辆滚动轴承润滑脂（铁道Ⅲ型脂）
　　广—深线准高速铁路采用DF11型内燃机车牵引，机车轴质23t，车辆轴质14t，列车运行Z高速度为180km·h^-1，其轴箱轴承负荷高于国外高速铁路轴承。为适应上述运用条件，于1992年至1995研制了准高速机车车辆滚动轴承润滑脂。经室内试验、台架试验及广深、京沪线装车试验结果表明，铁道Ⅲ型脂的各项性能明显优于瑞典SKF公司LGEP2极压脂，运用中温升显著降低。例如在广深线车速155km·h^-1～163km·h^-1、轴质23t条件下，DF11机车轴承温升低10℃左右；双层客车运行试验，其平均温升比LGEP2脂降低9.6℃～5.6℃。Ⅲ型脂的主要性能达到了具有先进水平的Shell Alrania EPD脂的水平^[9]，适于车速200km·h^-1以下、轴质23t以下的铁路机车、客车滚动轴承使用。
　　（2）新型（JH-1）轮轨润滑脂
　　80年代以来，随着铁路牵引动力内燃化、电气化的加快以及提速、重载列车的增加，使机车轮缘和钢轨（尤其是曲线钢轨）之间的磨损异常严重，直接影响着轮轨的使用寿命和运输安全。国内外研究资料表明，采用轮轨润滑技术对于降低磨损效果Z为突出。而其关键在于，轮轨润滑装置的合理设计与轮轨润滑剂的正确研制，以及二者的严格匹配。为此，铁道部于1987年下达了《新型轮轨润滑装置及润滑剂的研究》项目。新型（JH-1）轮轨润滑脂就是该项目的成果之一，是为华宝（HB）型轮缘润滑装置相匹配的专用油脂。
　　该研究项目是由金化所与协作单位共同完成。经过3年努力，于1990年7月结束研究工作。1991年1月随即在8个铁路局225台机车首批示范性推广，使用效果良好，轮缘减磨倍率、节约动力等主要技术经济指标均达到先进水平^[10]。截止到1999年6月，已经在全路14个铁路局，120多个机务段共7100多台内燃、电力机车推广应用这一新型轮轨润滑系统。与之配套的JH-1型轮轨润滑脂以其优良的极压抗磨性、高温稳定性、低温泵送（易喷涂均匀雾化）性以及抗水防锈性受到了用户好评。
　　（4）铁路机车柴油机专用燃油复合添加剂
　　该项目是铁道部科技司1993年列入部科技发展计划，以金化所为主进行配制的。该添加剂可提高柴油十六烷值3个～5个单位；提高柴油的贮存安定性，延长柴油的贮存期；提高柴油的清净分散性、热安定性；降低油耗平均在3%～5%。具有显著的技术经济效益。现已在沈阳、北京、济南、呼和浩特等铁路局大面积推广试用。
　　3.2 新仪器设备筹建及配套
　　仪器设备是完成研究科研工作的技术基础，是开展课题研究的重要手段。50年来，铁道部科学研究院已建立了一套润滑油、脂理化性能分析与摩擦、磨损、润滑使用性能试验设备，还健全了包括FZG齿轮试验机、滑动轴承试验机、滚动轴承试验台以及1135单缸柴油机试验台等实型模拟评定试验设备。
　　为配合引进机车及车辆专用润滑油、脂国产化的需要，自1978年以来还购置了RV2、RV20以及布氏等系列旋转粘度计，内燃机油高温氧化、成焦板试验仪，润滑脂轴承寿命、蒸发损失以及大型油料光谱（MOA）分析仪等专用试验仪器及设备，已成为我国铁路系统润滑油、脂评定中心及其技术咨询中心。
　　3.3 专用油、脂技术标准日臻完善
　　技术标准是一项技术或发明创造是否成熟、是否具有使用价值的一个标志。为了使铁路专用润滑油、脂更好地服务于安全运输生产，以及规范产品的生产与监督，在研制过程中也十分重视技术标准的制订。凡通过上级主管部门技术鉴定后的产品，即将其技术条件升格为部协议标准；经过3年～5年推广使用后，在深入现场调查使用意见后，申报铁道行业标准的研究与制订。因此，铁路专用润滑油、脂的标准化工作逐渐完善，水平亦日趋提高。其标准的每项指标既满足了不同时期铁路发展的要求，又尽量与发达国家的同类产品标准接轨。
　　目前已经制订铁道行业标准的专用润滑油、脂有6项，即铁路机车三代柴油机油、四代柴油机油、多级四代柴油机油，铁路机车牵引电机悬挂抱轴瓦油，铁路机车轮对滚动轴承脂，铁道车辆滚动轴承Ⅱ型脂等。
　　4　对今后铁路专用润滑油、脂学科发展的看法与建议
　　4.1 在跟踪先进技术的同时，继续加强铁路专用润滑油、脂的研制，是促进铁路运输生产的客观要求近10年来，在进口机车油脂国产化研究中发现，由于时空条件的差异，国外厂商提出的润滑油、脂技术条件不尽符合我国具体情况，国内现有的品牌其技术条件亦难以满足我国铁路的实际需要。因此在描准国外先进技术的同时，深入调查研究，开发创新研制出符合我国铁路要求的润滑材料，是润滑科技工作者义不容辞的责任。
　　4.2 不失时机地进行铁路专用润滑剂的更新换代，是保证铁路机车车辆运动部件高效、节能、安全、长寿命的一项重要措施。
　　展望我国铁路在新世纪大发展的态势，预计机车车辆专用油脂每5至10年应该进行一次更新换代。铁路润滑工作者要不失时机的开发高性能的润滑剂和研究合理的润滑技术，以保证新型机车、动车及车辆重要运动部件的耐用寿命和安全可靠性。
　　4.3 为适应高速、重载铁路的发展，建议尽快开展以下几项新的润滑技术的研究
　　（1）高速铁路润滑剂的研究
　　其中包括：动车（或机车）牵引电机滚动轴承脂、牵引齿轮润滑油、轮对轴承润滑剂以及轮轨润滑剂等项研究。
　　（2）高速铁路动车（或机车）及变电站用高性能变压器油的研究。
　　参考文献
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