Математическая модель динамического процесса в системе «тормозной диск - вращающаяся тормозная колодка»

Разработана математическая модель динамических процессов, протекающих в области взаимного контакта рабочих элементов дискового тормоза железнодорожных транспортных средств. В основу математической модели положены уравнения скоростей, сил и моментов относительного движения рабочих элементов дискового тормоза. Математическая модель включает в себя: компоненты векторов линейной скорости элементов контактной поверхности тормозного диска и тормозной колодки; компоненты векторов относительных скоростей элементов контактной поверхности тормозного диска и тормозной колодки; компоненты и моменты сил трения, приложенные к тормозному диску и тормозной колодке. Рассмотрены дисковые тормоза с элементами трения «тормозной диск - неподвижная тормозная колодка» и «тормозной диск - вращающаяся тормозная колодка», реализующие простое и сложное относительное движение контакта рабочих элементов дискового тормоза соответственно. Дана оценка адекватности полученной математической модели путем сравнения результатов математического моделирования с результатами стендовых испытаний, проведенных на натурной стендовой установке, основой которой является асинхронный тяговый двигатель, коробка передач автомобиля и дисковый тормоз трамвая. Приведены результаты сравнительного анализа дисковых тормозов, реализующих в процессе контакта рабочих элементов простое и сложное относительное движение. Установлено, что дисковый тормоз с вращающимися тормозными колодками оказывает меньшее деформирующее и перекашивающее действие на конструкцию клещевого механизма, в результате чего достигается лучшая равномерность распределения силы прижатия по поверхности вращающейся колодки, чем в случае неподвижной тормозной колодки. Дисковый тормоз с вращающимися тормозными колодками обладает лучшим распределением энерговыделения и износа по сравнению с дисковым тормозом стандартной конструкции, чем определяется практическая ценность разработанной математической модели, результатов моделирования и экспериментов.

дисковый тормоз, тормозная колодка, тормозной диск, вращающаяся тормозная колодка, относительная скорость, вращающий момент, disc brake, brake shoe, brake disc, rotating brake shoe, relative speed, torque

1. Чумляков К. С. Стратегическая конкурентоспособность национальной транспортной инфраструктуры в пространстве международных транзитных перевозок // Вестник ВНИИЖТ. 2015. № 1. С. 49-54.

2. Якунин В. И. Железные дороги России и государство. М. : Научный эксперт, 2010. 432 с.

3. Захаров В. Б., Черняев Е. В. Техническое обслуживание пути в условиях смешанного высокоскоростного движения поездов // Техника железных дорог. 2017. № 1 (37). С. 74-78.

4. Петраков Д. И., Чудаков П. Л., Котов О. М. Новый вид маневрового железнодорожного транспорта -ТЭМ28 // Техника железных дорог. 2017. № 2 (38). С. 59-63.

5. Мошков А. А., Сипягин Е. С. Разработка дискового тормоза для отечественного скоростного железнодорожного транспорта // Тр. VIII Междунар. науч.-техн. конф. «Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты». СПб. : ПГУПС, 2013. С. 176-179.

6. Providing Stability of Friction Coefficient of Vehicle Disc Brake under the Extreme Operating Conditions / Yu.Yu. Osenin [etc.] // Friction and wear. Gomel : MPRI NAS of Belarus, 2016. Vol. 37. № 3. Р. 301-308.

7. Справочник по триботехнике : в 3 т. / под общ. ред. М. Хебды, А. В. Чичинадзе. Т. 1. Теоретические основы. М. : Машиностроение, 2000. 314 с.

8. Heat Abstraction from Contact Zone of Working Elements of Disc Brake / Yu. Osenin [etc.] // TEKA Commission of Motorization and Agriculture. Lublin : Polska Akademia Nauk Oddzial w. Lubline, 2014. № 2. Р. 79-85.

9. Устранение клинового износа фрикционных накладок в клещевом механизме тормозного блока дискового тормоза для железнодорожного транспорта / В. А. Карпычев, В. Я. Солодилов, А. А. Курочкин, А. А. Мошков // Научно-технический вестник Поволжья. 2013. № 4. С. 181-185.

10. Чичинадзе А. В., Кожемякина В. Д. Методика оценки режима работы фрикционной пары дискового тормоза в высокоскоростном железнодорожном составе на стадии проектирования и конструирования // Трение и смазка в машинах и механизмах. 2008. № 2. С. 25-28.

11. Яворский Б. М., Детлаф А. А., Лебедев А. К. Справочник по физике для инженеров и студентов. М. : Оникс, 2006. 1056 с.

12. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов. М. : Наука, 1979. 974 с.

13. Трибология : учеб. пособие / В. П. Тихомиров [и др.]. М. : МИИР, 2014. 360 с.

14. Маркеев А. П. Теоретическая механика : учеб. М. : ЧеРо, 1999. 572 с.

15. Мэтьюз Д. Г., Финк К. Д. Численные методы. Использование MATLAB. М. : Вильямс, 2001. 720 с.

16. Стенд для дослщження взаемода робочих елеменпв дискового гальма : пат. на корисну модель 79205 Украгна : МПК7 G 01 L 5/28 / Осенш Ю. Ю., Серйенко О. В., Соснов I. I., Бугаенко В. В ; власник Схщноукрашський нацональний унверситет мет Володимира Даля. № 13002 ; заявл. 15.11.2012 ; опубл. 10.04.2013, Бюл. № 7. 2 с.

17. Дискове гальмо : пат. на корисну модель 121627 УкраГна : МПК7 F 16 D 49/00 / Войтенко В. П., Осенш Ю. И., Кривошея Ю. В., Шапран С. Н. ; власник(и) Войтенко В. П., Осенш Ю. И. № 06351 ; заявл. 22.06.2017 ; опубл. 11.12.2017, Бюл. № 23. 3 с.