Ефективність гальмування шахтного локомотива на затяжному уклоні пульсуючим гальмівним моментом
Loading...
Date
2022
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Національний технічний університет «Дніпровська політехніка»
Abstract
UKR: Метою роботи є розробка математичної моделі та дослідження процесу гальмування шахтного локомотива дисковим гальмом на затяжному ухилі при нелінійному гальмівному моменті. Методи дослідження. Вимушені коливання елементів колісно-моторного блоку (КМБ) шахтного локомотива в процесі гальмування дисковим гальмом досліджені методами диференціального числення та математичного моделювання. При аналітичному розв’язанні диференціального рівняння теплопровідності в циліндричних координатах використані інтегральні перетворення Лапласа, Ханкеля з застосуванням теорії узагальнених змінних і методу подібності. Результати. Доведено, що пульсуючий синусоїдальний гальмівний момент, створюваний на осі колісної пари, що дорівнює сумі сталої складової та амплітуди коливань змінної складової, помноженій на синус добутку числа періодів синусоїди за один оберт колісної пари на її кутову координату, забезпечує більш високі гальмівні характеристики шахтного локомотива на затяжному ухилі, ніж сталий гальмівний момент. Показано, що максимальне абсолютне значення ухилу колії, при якому температура робочої поверхні гальмівного диска не перевищить допустиме значення під час затяжного спуску для заданих довжини колії, швидкості та маси складу, при пульсуючому гальмівному моменті буде більше для різних станів рейкової колії. Наукова новизна. Вперше розроблено математичну модель гальмування шахтного локомотива на затяжному ухилі дисковим гальмом, що створює на осі колісної пари пульсуючий гальмівний момент, який залежить від її кутової координати, з урахуванням нелінійної залежності коефіцієнта зчеплення від відносного ковзання, на базі якої показано ефективність дискового гальма з багатосекторним диском у порівнянні з дисковим гальмом з однорідним диском на затяжному ухилі при різних станах колії. Практична значимість. Результати досліджень дозволяють встановити при вибраних параметрах дискового гальма з багатосекторним диском та дискового гальма з однорідним диском максимальне абсолютне значення ухилу колії, при якому температура робочої поверхні гальмівного диска не перевищить допустиме значення під час затяжного спуску для заданих довжини колії, швидкості та маси складу при різних станах рейкової колії.
ENG: The purpose of the work is to develop a mathematical model and study the process of braking a mine locomotive with a disk brake on a prolonged slope at a nonlinear braking moment. Research methods. Forced oscillations of elements of the wheel-motor unit (WMU) of the mine locomotive in the process of braking with the disc brake were investigated by the methods of differential calculus and mathematical modeling. Integral transformations of Laplace and Hankel were used in the analytical solution of the differential equation of thermal conductivity in cylindrical coordinates using the theory of generalized variables and the similarity method. Findings. It has been proven that the pulsating sinusoidal braking torque created on the axis of the wheel pair, which is equal to the sum of the constant component and the amplitude of oscillations of the variable component, multiplied by the sine of the product of the number of periods of the sinusoid per one turn of the wheel pair by its angular coordinate, provides higher braking characteristics of a mine locomotive on a prolonged slope than a constant braking torque. It is shown that the maximum absolute value of the track slope, at which the temperature of the working surface of the brake disc will not exceed the permissible value during a prolonged descent for the specified track length, speed and mass of the train, with a pulsating braking moment will be greater for different states of the rail track. The originality. For the first time, a mathematical model of mine locomotive braking on a prolonged slope with a disc brake which creates pulsating braking moment on the wheel pair axis, that depends on its angular coordinate, taking into account the nonlinear dependence of the clutch coefficient on the relative sliding was developed, on the basis of which the efficiency of a disc brake with a multi-sector disc in comparison with a disc brake with a homogeneous disc on a prolonged slope at different track states is shown. Practical implementation. The research results make it possible to establish with the selected parameters of the disc brake with a multi-sector disc and the disc brake with a homogeneous disc the maximum absolute value of the track slope, at which the temperature of the working surface of the brake disc will not exceed the permissible value during a prolonged descent for the specified track length, speed and mass of the train at different conditions of the rail track.
ENG: The purpose of the work is to develop a mathematical model and study the process of braking a mine locomotive with a disk brake on a prolonged slope at a nonlinear braking moment. Research methods. Forced oscillations of elements of the wheel-motor unit (WMU) of the mine locomotive in the process of braking with the disc brake were investigated by the methods of differential calculus and mathematical modeling. Integral transformations of Laplace and Hankel were used in the analytical solution of the differential equation of thermal conductivity in cylindrical coordinates using the theory of generalized variables and the similarity method. Findings. It has been proven that the pulsating sinusoidal braking torque created on the axis of the wheel pair, which is equal to the sum of the constant component and the amplitude of oscillations of the variable component, multiplied by the sine of the product of the number of periods of the sinusoid per one turn of the wheel pair by its angular coordinate, provides higher braking characteristics of a mine locomotive on a prolonged slope than a constant braking torque. It is shown that the maximum absolute value of the track slope, at which the temperature of the working surface of the brake disc will not exceed the permissible value during a prolonged descent for the specified track length, speed and mass of the train, with a pulsating braking moment will be greater for different states of the rail track. The originality. For the first time, a mathematical model of mine locomotive braking on a prolonged slope with a disc brake which creates pulsating braking moment on the wheel pair axis, that depends on its angular coordinate, taking into account the nonlinear dependence of the clutch coefficient on the relative sliding was developed, on the basis of which the efficiency of a disc brake with a multi-sector disc in comparison with a disc brake with a homogeneous disc on a prolonged slope at different track states is shown. Practical implementation. The research results make it possible to establish with the selected parameters of the disc brake with a multi-sector disc and the disc brake with a homogeneous disc the maximum absolute value of the track slope, at which the temperature of the working surface of the brake disc will not exceed the permissible value during a prolonged descent for the specified track length, speed and mass of the train at different conditions of the rail track.
Description
А. Моня: ORCID 0000-0003-4642-2519
Keywords
шахтний локомотив, дискове гальмо, фрикційна пара, відносне ковзання, коефіцієнт зчеплення, mine locomotive, disk brake, frictional pair, relative sliding, clutch coefficient, КЕкІ
Citation
Моня А. Г. Ефективність гальмування шахтного локомотива на затяжному уклоні пульсуючим гальмівним моментом. Збірник наукових праць Національного гірничого університету. Дніпро, 2022. № 70. С. 118–125. DOI: https://doi.org/10.33271/crpnmu/70.118.