Разработка математической модели динамики колодки тормозного устройства дисково-колодочного типа подвижного состава в процессе торможения

Тормозное оборудование имеет большое значение для обеспечения комплексной системы активной безопасности. Несмотря на многочисленные исследования в области тормозных устройств, в работе этого узла имеется множество проблем, которые могут отразиться на заданных эксплуатационных свойствах подвижного состава. Для оценки факторов, влияющих на кривую тормозного момента, была разработана математическая модель, учитывающая конструктивные, технологические параметры клещевого механизма как одного из основных элементов конструкции тормозного устройства. Решение системы уравнений сил и моментов позволило определить зависимости для расчета линейных и угловых перемещений колодки с учетом её инерционных характеристик, жесткостных и демпфирующих параметров. Для расчета инерционной нагрузки тормозной колодки как основной характеристики смещения колодки относительно рассчитанного положения центра давления в тангенциальном и радиальном направлениях были определены суммарные величины колебаний ускорений в продольном и поперечном направлениях колодки для её четырех краев. Согласно полученной диаграмме можно утверждать, что тормозная колодка в начале торможения смещается в направлении вращения диска и периферии тормозного диска, что приводит к кратковременному увеличению тормозного момента.

1. Dynamic brake characteristics of disc brake during emergency braking of the kilometer-deep coal mine hoist / D. Wang, R. Wang, J. Zhang // Advances in Mechanical Engineering. – 2014. – Vol. 12 (5). – 23 p. – DOI 10.1177/1687814020918097.

2. Nonlinear dynamics modeling and analysis of disc brake squeal considering acting process of brake force / X. Liu, Y. Zhao, Y. Shan [et al.] // Journal of Vibroengineering. – Vol. 16, No. 4. – P. 1964–1976. – Jun. 2014.

3. Vehicle dynamics with brake hysteresis / B. Shyrokau, D. Wang, K. Augsburg [et al.] // J Automobile Engineering. – 2013. – Vol. 227 (2). – P. 139– 150 – DOI 10.1177/0954407012451961.

4. Effect of Vibration on Emergency Braking Tribological Behaviors of Brake Shoe of Deep Coal Mine Hoist / D. Wang, R. Wang, B. Wang [et al.] // Applied Sciences. – 2021. – Vol. 11 (14). – 23 р. – DOI 10.3390/app11146441.

5. Mickoski, H. Investigation of self-excited vibrations in tread brake unit for railway vehicles / H. Mickoski, I. Mickoski, F. Zdraveski // Journal of Vibroengineering. – Vol. 18, No. 6. – P. 3881–3890, Sep. 2016, DOI 10.21595/jve.2016.16914.

6. Investigation of Brake-judder through Caliper Vibrations due to the Effects of Friction Pad Properties, Disc Thickness Variation and Brake Torque Variation using a Dynamometer / A. Nikhil, K. Subramanian, W. Anand, M. P. Raajha // ARAI Journal of Mobility Technology. – 2022. – Vol. 2 (3). – P. 280–289. – DOI 10.37285/ajmt.2.3.6.

7. Pan, G. Impact Analysis of Brake Pad Backplate Structure and Friction Lining Material on DiscBrake Noise / G. Pan, L. Chen // Advances in Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 2018. – 9 p. – DOI 10.1155/2018/7093978.

8. Поляков, П. А. Влияние амплитуд поперечных перемещений тормозных колодок на развиваемый дисково-колодочным тормозом тормозной момент / П. А. Поляков // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2022. – № 3 (87). – С. 55–63. – DOI 10.46973/0201-727X_2022_3_55.

9. Поляков, П. А. Влияние конструкции прижимающих механизмов тормоза дисковоколодочного типа на колебания, возникающие в контакте фрикционного узла / П. А. Поляков // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2022. – № 5. – С. 408–420. – DOI 10.24412/2071-6168-2022-5-408-420.

10. Анализ неустановившихся процессов в тормозном устройстве дисково-колодочного типа при торможении / И. А. Яицков, П. А. Поляков, Е. С. Федотов [и др.] // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2024. – № 1 (93). – С. 248–260. – DOI 10.46973/0201-727X_2024_1_248.

11. Abdo, J. A. Vibration Response of a Disc Brake : Evaluation and Design / J. A. Abdo, G. A. Meinhardt // Int. J. of Applied Mechanics and Engineering, 2006. – Vol. 11, No. 3. – P. 467–479.