Моделирование распределения тепловых полей на поверхностях трения композиционных тормозных накладок дисковых тормозов железнодорожного подвижного состава

Авторы

  • Сергей Викторович Трескин Иркутский государственный университет путей сообщения
  • Денис Олегович Емельянов Иркутский государственный университет путей сообщения
  • Павел Юрьевич Иванов Иркутский государственный университет путей сообщения
  • Евгений Юрьевич Дульский Иркутский государственный университет путей сообщения

Ключевые слова:

подвижной состав, дисковые тормоза, тормозной диск, тормозные накладки, коэффициент трения, плотность теплового потока, конечно-элементный анализ, тепловое поле

Аннотация

В статье рассматривается важная роль скоростного и высокоскоростного подвижного состава в железнодорожном транспорте Российской Федерации. Для обеспечения необходимого уровня безопасности движения требуются тормозные системы с высокими характеристиками. К подобным тормозным системам относятся дисковые тормоза. Одним из решений, обеспечивающих нужные технические характеристики дисковых тормозов, является проведение компьютерного моделирования работы выбранного типа тормозного оборудования, в частности моделирования тепловых процессов, возникающих в ходе торможения. Указано, что дисковые тормоза больше всего подходят для скоростного и высокоскоростного подвижного состава, так как они обладают значительными техническими достоинствами. Выявлен основной недостаток стандартных колодочных тормозов локомотивов и вагонов. Отмечено, что следует учитывать температуру нагрева элементов трения в конструкции тормозов подвижного состава, так как от данного фактора зависит величина коэффициента трения и, следовательно, эффективность торможения. Рассмотрена конструкция и назначение важнейших элементов и узлов дисковых тормозов на примере электропоезда ЭС1 «Ласточка». Смоделированы в системе автоматизированного проектирования «Компас-3D» композиционные тормозные накладки с различной степенью износа для проведения дальнейшего исследования. Произведен расчет изменения коэффициента трения и тормозной силы в процессе торможения подвижного состава, оснащенного дисковыми тормозами. Согласно теории пропорциональности механической и тепловой мощности, выделяемой в ходе трения тормозных накладок о диск, определена плотность теплового потока. Установлены коэффициенты теплового потока как для тормозного диска, так и для тормозных накладок. Описан процесс конечно-элементного анализа в среде MSC Patran/Marc. Приведены результаты моделирования с иллюстрацией распределения тепловых полей на поверхностях трения тормозных накладок с различной степенью и формой износа. Сделаны выводы о влиянии износов на максимальную температуру нагрева тормозных накладок.

Биографии авторов

Сергей Викторович Трескин, Иркутский государственный университет путей сообщения

Аспирант кафедры вагонов и вагонного хозяйства

Денис Олегович Емельянов, Иркутский государственный университет путей сообщения

Аспирант кафедры вагонов и вагонного хозяйства

Павел Юрьевич Иванов, Иркутский государственный университет путей сообщения

Кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры электроподвижного состава

Евгений Юрьевич Дульский, Иркутский государственный университет путей сообщения

Кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры вагонов и вагонного хозяйства

Библиографические ссылки

Родченко В.А., Зандарашвили Д.С. Высокоскоростное железнодорожное движение. Мировой опыт и перспективы в России. М. : МГУПС (МИИТ), 2015. 116 с.

Ксенофонтова Т.Ю., Коклева Н.Е., Далингер Я.М. Роль инновационных технологий скоростного движения железнодорожного транспорта в инфраструктурном развитии регионов // Экономика устойчивого развития. 2022. № 2 (50). С. 110–114.

Куренков П.В., Поляева Т.И. Развитие скоростного железнодорожного движения в КНР // Вестник транспорта. 2011. № 9. С. 37–43.

Быкадоров С.А. Проблемы повышения скорости движения на железнодорожном транспорте // Регион: Экономика и Социология. 2005. № 1. С. 150–163.

Быкадоров С.А. Современные проблемы высокоскоростного движения на железнодорожном транспорте // Логистика – евразийский мост : материалы XIII Междунар. науч.-практ. конф. Красноярск, 2018. Ч. 1. С. 36–48.

Мошков А.А., Сипягин Е.С. Разработка дискового тормоза для отечественного скоростного железнодорожного транспорта // Транспорт Российской Федерации. 2013. № 6 (49). С. 62–65.

Применение методов термического анализа при исследовании влияния температуры на фрикционную основу тормозных колодок автомобиля / Л.В. Дашко, A.В. Довбня, B.Ю. Ключников и др. // Пожаровзрывобезопасность. 2013. Т. 22. № 6. С. 68–73.

Анисимов П.С. Тормозное оборудование высокоскоростных поездов // Железнодорожный транспорт. 2011. № 2. С. 72–77.

Петров А.О. Влияние тепловых процессов в колесе вагона на безопасность движения поездов // Вызовы глобализации и развитие цифрового общества в условиях новой реальности : сб. материалов IX Междунар. науч.-практ. конф. Пятигорск, 2023. С. 33–37.

Сравнительный анализ колодочных и дисковых тормозных систем железнодорожного подвижного состава / Д.Ю. Белан, М.С. Давыдов, Н.С. Прокопенко и др. // Молодежь и системная модернизация страны : сб. науч. ст. междунар. науч. конф. студентов и молодых ученых. Курск, 2016. Т. 2. С. 175–178.

Полозков А.В. Применение дискового тормоза на электроподвижном составе // Организация производства, экономика и менеджмент : тр. III студен. науч.-практ конф. Воронеж, 2022. С. 89–91.

Об утверждении правил тяговых расчетов для поездной работы : распоряжение ОАО «РЖД» от 12.05.16 № 867р (ред. 02.02.2018). Доступ из справ.-правовой системы АСПИЖТ в локал. сети.

Исследование температуры тормозных колодок с разной степенью износа в процессе фрикционного торможения / П.Ю. Иванов, А. М. Худоногов, Е. Ю. Дульский и др. // Вестн. Урал. гос. ун-та путей сообщ. 2020. № 3 (47). С. 27–34.

Study of the influence of the brake shoe temperature and wheel tread on braking effectiveness / P.Yu. Ivanov, A.M. Khudonogov, E.Yu. Dulskiy et al. // International scientific conference energy management of municipal facilities and sustainable energy technologies. Voronezh, 2019. Vol. 1614. DOI 10.1088/1742-6596/1614/1/012086.

Тищенко П.А. Нестационарные температурные поля в элементах дискового тормоза скоростного вагона с учетом нестабильности теплового контакта : дис. … канд. техн. наук. Брянск, 2003. 175 с.

Мишин А.А. Математическое моделирование нестационарных температурных полей и напряжений в деталях дискового тормоза вагона : дис. … канд. техн. наук. Брянск, 2011. 161 с.

Мишин А.А. Расчет температурных полей и напряжений в деталях дискового тормоза скоростного вагона // Вестн. науч.-исслед. ин-та ж.-д. трансп. 2010. № 6. С. 38–42.

Моисеенко М.А., Сакало В.И. Моделирование температурных полей в деталях дискового тормоза // Вестн. Брян. гос. техн. ун-та. 2009. № 2 (22). С. 57–64.

Опубликован

2023-12-29

Как цитировать

Трескин, С. В., Емельянов, Д. О., Иванов, П. Ю., & Дульский, Е. Ю. (2023). Моделирование распределения тепловых полей на поверхностях трения композиционных тормозных накладок дисковых тормозов железнодорожного подвижного состава. Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, (4(80), 134-147. извлечено от https://ojs.irgups.ru/index.php/stsam/article/view/1500

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)