Comparative Mathematical Analysis of Transmission and Axial Disc Brakes
Loading...
Date
2024
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Український державний університет науки і технологій, Дніпро
Abstract
ENG: Purpose. A comparative study of axial and transmission disc-pad brakes. The task of the work is the theoretical determination of the braking torque and the force of pressing the pads against the disk in different braking modes, as well as the determination of the area of optimal operating modes of the indicated brakes. The methods. Comparative mathematical analysis. Findings. With equal dimensions of the two types of disc brakes and an even distribution of the braking torque between the wheel pairs, the transmission creates a greater braking torque on each of the four wheels of the traction section due to the gear ratio of the axial gearbox. Installing a disc brake on the axle of a wheel pair with a central location of the drive gear wheel allows you to change the masses of the half-axles, which means to eliminate self-oscillations that destroy the drive axle under the action of resonant torsional vibrations. The heavier the rolling stock of the train being transported, or the greater the slope of the track on the descent, the smaller the braking torque can be applied to the wheel pair, to exclude its blocking and clutch failure. The obtained results show that the smaller the moments of inertia and stiffness of the wheels, half-axles and transmission elements (gear wheels, shafts, etc.), the smaller the braking torque required to stop the locomotive on the same braking path. But the higher the speed of the train before braking, the greater the braking torque should be. Originality. The obtained results show that the smaller the moments of inertia and stiffness of the wheels, half-axles and transmission elements (gear wheels, shafts, etc.), the smaller the braking torque required to stop the locomotive on the same braking path. But the higher the speed of the train before braking, the greater the braking torque should be. Practical value. Taking into account the above-mentioned features of disc brakes, multilevel backup of brake systems of heavy mining locomotives operating on track slopes of up to 50 ‰ should be considered justified and necessary. Such locomotives should have both disc transmission brakes, as more efficient, and disc axle brakes as safer.
UKR: Мета. Порівняльне дослідження осьових і трансмісійних дисково-колодкових гальм. Завданням роботи є теоретичне визначення гальмівного моменту та сили притискання колодок до диска в різних режимах гальмування, а також визначення області оптимальних режимів роботи вказаних гальм. Методика. Порівняльний математичний аналіз Результати. При рівних розмірах двох типів дискових гальм і рівномірному розподілі гальмівного моменту між колісними парами, трансмісійний створює більший гальмівний момент на кожному з чотирьох коліс тягової секції за рахунок передавального числа осьового редуктора. Установлення дискового гальма на осі колісної пари з центральним розташуванням приводного зубчастого колеса дозволяє змінити маси півосей, а значить, усунути автоколивання, що руйнують привідну вісь під дією резонансних крутильних коливань. Чим рухомий склад поїзду, що транспортується, важчий або більше ухил колії на спуску, тим менший гальмівний момент може бути прикладений до колісної пари, для виключення її блокування і зриву зчеплення. Наукова новизна. З одержаних результатів видно, що чим менші моменти інерції та жорсткості коліс, півосей та елементів трансмісії (зубчасті колеса, вали і т.д.), тим менший гальмівний момент потрібен для зупинки локомотива на тому ж гальмівному шляху. Але чим вища швидкість поїзду перед гальмуванням, тим більший повинен бути гальмівний момент. Практична значимість. Враховуючи вищевикладені особливості дискових гальм, слід вважати виправданим і необхідним багаторівневе резервування гальмівних систем важких шахтних локомотивів, що працюють на ухилах колії до 50 ‰. Такі локомотиви повинні мати і дискові трансмісійні гальма, як ефективніші, та дискові осьові – як безпечніші.
UKR: Мета. Порівняльне дослідження осьових і трансмісійних дисково-колодкових гальм. Завданням роботи є теоретичне визначення гальмівного моменту та сили притискання колодок до диска в різних режимах гальмування, а також визначення області оптимальних режимів роботи вказаних гальм. Методика. Порівняльний математичний аналіз Результати. При рівних розмірах двох типів дискових гальм і рівномірному розподілі гальмівного моменту між колісними парами, трансмісійний створює більший гальмівний момент на кожному з чотирьох коліс тягової секції за рахунок передавального числа осьового редуктора. Установлення дискового гальма на осі колісної пари з центральним розташуванням приводного зубчастого колеса дозволяє змінити маси півосей, а значить, усунути автоколивання, що руйнують привідну вісь під дією резонансних крутильних коливань. Чим рухомий склад поїзду, що транспортується, важчий або більше ухил колії на спуску, тим менший гальмівний момент може бути прикладений до колісної пари, для виключення її блокування і зриву зчеплення. Наукова новизна. З одержаних результатів видно, що чим менші моменти інерції та жорсткості коліс, півосей та елементів трансмісії (зубчасті колеса, вали і т.д.), тим менший гальмівний момент потрібен для зупинки локомотива на тому ж гальмівному шляху. Але чим вища швидкість поїзду перед гальмуванням, тим більший повинен бути гальмівний момент. Практична значимість. Враховуючи вищевикладені особливості дискових гальм, слід вважати виправданим і необхідним багаторівневе резервування гальмівних систем важких шахтних локомотивів, що працюють на ухилах колії до 50 ‰. Такі локомотиви повинні мати і дискові трансмісійні гальма, як ефективніші, та дискові осьові – як безпечніші.
Description
A. Monia: ORCID 0000-0002-6073-9558
Keywords
axial disc brake, transmission disc brake, braking torque, clutch failure, осьове дискове гальмо, трансмісійне дискове гальмо, гальмівний момент, зрив зчеплення, КЕкІ
Citation
Monia A. G., Bychkova D. M. Comparative Mathematical Analysis of Transmission and Axial Disc Brakes. Економічна кібернетика: інструменти і методи дослідження та організації економічних процесів : зб. наук. праць Всеукр. інтернет-конф. (Дніпро, 1–2 березня, 2024 р.). Дніпро, 2024. С. 32–37. URL: https://nmetau.edu.ua/file/zbirnik_naukovih_prats-2024.pdf (дата звернення 24.07.24).