Моделирование распределения тепловых полей на поверхностях трения композиционных тормозных накладок дисковых тормозов железнодорожного подвижного состава - Трескин, Сергей Викторович; Емельянов, Денис Олегович; Иванов, Павел Юрьевич; Дульский, Евгений Юрьевич (Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, 2023)
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.