Mathematical Model of the Dynamic Process in the System "Brake Disc - Rotating Brake Cabin”

A mathematical model of the dynamic processes occurring in the area of mutual contact of the working elements of the disc brake of railway vehicles has been developed. The mathematical model is based on the equations of velocities, forces and moments of relative motion of the working elements of the disk brake. The mathematical model includes: the components of the linear velocity vectors of the elements of the contact surface of the brake disc and the brake pad; components of relative velocity vectors of the elements of the contact surface of the brake disc and brake shoe; components and moments of frictional forces applied to the brake disc and the brake shoe. Disc brakes with friction elements "brake disk - fixed brake shoe" and "brake disk - rotating brake shoe" are considered, realizing, respectively, a simple and complex relative motion of the contact of the working elements of the disk brake. The adequacy of the obtained mathematical model is estimated by comparing the results of mathematical modeling with the results of bench tests carried out on a full-scale bench installation based on an asynchronous traction motor, a car gear box and a tram brake disc. The results of a comparative analysis of disc brakes realizing a simple and complex relative motion in the process of contact of working elements are given. It is established that disc brake with rotating brake pads has a less deforming and distorting effect on the construction of the tick mechanism, as a result of which a better uniformity in the distribution of the pressing force over the surface of the rotating shoe is achieved than in the case of a stationary brake shoe. The disc brake with rotating brake pads has a better distribution of energy release and wear compared to the disc brake standard design, which determines the practical value of the developed mathematical model and the results of modeling and experiments.

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.