vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X-2023-1-32vrgup-22Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGМетодика проектирования силовых устройств дисково-колодочного типа на основе структурно-параметрического синтезаMethod of designing disk-block type power devices based on structural-parametric synthesisПоляковП. А.PolyakovP. A.

Поляков Павел Александрович, Научно-производственный центр «Охрана труда», ведущий научный сотрудник; кафедра «Транспортные процессы и технологические комплексы», кандидат технических наук, доцент

Polyakov Pavel Alexandrovich, Research and Production Center «Labor Protection», Leading Researcher; Chair «Transport Processes and Technological Complexes», Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

polyakov.pavel88@mail.ruРостовский государственный университет путей сообщения (РГУПС); Кубанский государственный технологический университет (КубГТУ)Rostov State Transport University (RSTU); Kuban State Technological University (KubSTU)202330032023013243Copyright © Поляков П.А., 20232023Поляков П.А.Polyakov P.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.rgups.ru/jour/article/view/22

Разработана методика проектирования силовых устройств дисково-колодочного типа с различными прижимающими механизмами на основе оценки эксплуатационных параметров стабильности, эффективности и энергоемкости указанных устройств. Ее отличие от известных ранее методов расчета состоит в учете количества, размеров и геометрии размещения прижимающих элементов тормозного устройства. Итоги расчетов эксплуатационных параметров тормозных устройств с полиприжимающими элементами по предложенной методике привели к выводу о преимуществе тормозного механизма с двумя прижимающими элементами перед серийными механизмами с идентичными параметрами диска и колодок. Другой особенностью методики является связь между эксплуатационными параметрами тормоза и теплоотдающей способностью узла охлаждения устройства. В результате расчета температурного поля и способности теплопередачи от нагретых поверхностей механизма внешней среде с использованием разработанной многослойной тепловой модели «вентилируемый тормозной диск – внешняя среда» установлено, что силовое устройство с двумя прижимающими элементами увеличивает тормозной момент в центре давления относительно серийного тормозного механизма на 29,7 %, а коэффициенты стабильности и колебаний тормозного момента данного устройства возрастают соответственно на 14,1 и 3,6 %.

The developed design methodology makes it possible to evaluate the operational parameters of stability, efficiency and energy intensity of newly designed and operated discpad type braking devices with various clamping mechanisms. A distinctive feature of the developed methodology is the consideration of the number, size and geometry of the placement of the clamping elements of the braking device, in contrast to previously known calculation methods. The performed calculations of the operational parameters of braking devices with poly-clamping elements, according to the proposed methodology, made it possible to conclude that the brake mechanism with two clamping elements has greater efficiency and stability than the serial mechanism and the proposed alternatives with the same geometric parameters of the brake disc and pads. Another feature of the technique is the relationship between the operating parameters of the brake and the heat transfer capacity of the cooling unit of the device. The calculation of the temperature field and the ability of heat transfer from heated surfaces to the external environment is based on the method of determining the residual temperature, the distribution of temperature fields over the thickness of the disc and the developed multilayer thermal model "ventilated brake disc – external environment". As a result of calculations, the power device with two clamping elements has an increased braking torque in the center of pressure relative to the serial brake mechanism by 29.7%. The coefficients of stability and oscillations of the braking torque of a power device with two clamping elements increased relative to the mono-clamping brake mechanism by 14.1% and 3.6%, respectively.

дисково-колодочный тормозтормозной моментстабильностьэффективностьэнергоемкостьприжимающий механизмприжимающий элементструктурно-параметрический синтезdisc-pad brakebraking torquestabilityefficiencyenergy intensityclamping mechanismclamping elementstructural-parametric synthesisReferencesТормозные устройства : cправочник / М. П. Александров, А. Г. Лысяков, В. Н. Федосеев, М. В. Новожилов ; под общей редакцией М. П. Александрова. – Москва : Машиностроение, 1985. – 312 с.Braking devices : a handbook / M. P. Alexandrov, A. G. Lysyakov, V. N. Fedoseev, M. V. Novozhilov; under the general editorship of M. P. Alexandrov. – Moscow : Mashinostroenie, 1985. – 312 p.РТМ 24.090.19-76 Машины подъемно-транспортные, тормоза механические. Методы расчета. – Москва : НИИинформтяжмаш, 1976. – 51 с.RTM 24.090.19-76 Lifting and transport machines, mechanical brakes. Calculation methods. – Moscow : NIIinformtyazhmash, 1976. – 51 p.Чичинадзе, А. В. Расчет и исследование внешнего трения при торможении / А. В. Чичинадзе // Гос. науч.-исслед. ин-т машиноведения. – Москва : Наука, 1967. – 231 с.Chichinadze, A. V. Calculation and study of external friction during braking / A. V. Chichinadze // State Scientific Research institute of machine science. – Moscow : Nauka, 1967. – 231 p.Мошков, А. А. Разработка рациональной конструкции блока дискового тормоза для скоростных грузовых и высокоскоростных пассажирских вагонов : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук : 05.22.07 / Мошков Алексей Александрович. – Москва, 2014. – 217 с.Moshkov, A. A. Development of a rational design of the disc brake block for high-speed freight and high-speed passenger cars: dissertation for the degree of candidate of technical sciences : 05.22.07 / Moshkov Alexey Alexandrovich. – Moscow, 2014. – 217 p.Повышение эффективности торможения авто- транспортных средств с пневматическим тормозным приводом / А. Н. Туренко, В. А. Богомолов, В. И. Клименко, В. И. Кирчатый. – Харьков : Изд-во ХНАДТУ, 2000. – 472 с.Improving the braking efficiency of autotransport vehicles with pneumatic braking device / A. N. Turenko, V. A. Bogomolov, V. I. Klimenko, V. I. Kirchaty. – Kharkov : Publishing House of KHNADTU, 2000. – 472 p.Поляков, П. А. Метод проектирования тормозного механизма дисково-колодочного типа с использованием структурно-параметрического синтеза тормозного механизма / П. А. Поляков // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2021. – № 12. – С. 547–555. – DOI 10.36652/0202-3350-2021-22-12-547-555.Polyakov, P. A. Method of designing a disc-pad brake mechanism using structural-parametric synthesis of a brake mechanism / P. A. Polyakov // Assembling in mechanical engineering, instrumentmaking. – 2021. – No. 12. – P. 547–555. – DOI 10.36652/02-3350-2021-22-12-547-555.Поляков, П. А. Методика проектирования тормозного механизма барабанно-колодочного типа / П. А. Поляков // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2022. – № 8. – С. 334–342. – DOI 10.24412/2071-6168-2022-8-334-343.Polyakov, P. A. Method of designing a drumand- pad type brake mechanism / P. A. Polyakov // Proceedings of Tula State University. Technical Sciences. – 2022. – No. 8. – P. 334–342. – DOI 10.24412/2071-6168-2022-8-334-343.Поляков, П. А. Распределение температурного поля по толщине тормозного диска / П. А. Поляков // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2021. – № 11. – С. 506–512. – DOI 10.36652/0202-3350-2021-22-11-506-512.Polyakov, P. A. The distribution of the temperature field along the thickness of the brake disc / P. A. Polyakov // Assembling in mechanical engineering, instrument-making. – 2021. – No. 11. – P. 506–512. – DOI 10.36652/0202-3350-2021-22-11-506-512.Поляков, П. А. Связь между режимом протекания воздушного потока и теплоотдачей от поверхностей вентиляционного аппарата тормозного диска / П. А. Поляков // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2021. – № 8. – С. 184–190. – DOI 10.24412/2071-6168-2021-8-184-190.Polyakov, P. A. The connection between the regime of air flow and heat transfer from the surfaces of the ventilation apparatus of the brake disc / P. A. Polyakov // Proceedings of Tula State University. Technical sciences. – 2021. – No. 8. – P. 184–190. – DOI 10.24412/2071-6168-2021-8-184-190.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.