Mathematical Modeling of Rational Parameters of the Mine Locomotive Disc Brake in Computer Systems
Loading...
Date
2023
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Український державний університет науки і технологій, Дніпро, Україна
Abstract
ENG: Purpose. Determination of braking torque parameters that provide high braking performance of a mine locomotive by mathematical modeling of the braking of a mine locomotive by a disc brake that creates a pulsating braking torque. Methodology. Forced vibrations of the elements of the wheel-motor unit (WMU) of a mine locomotive in the process of braking with a disc brake are studied by the methods of differential calculus and mathematical modeling. Integration of the system of differential equations is performed by the Runge-Kutt method. Findings. A comparative analysis of a mine locomotive braking by a disc brake, which creates a constant and pulsating sinusoidal braking torque with a different number of sinusoid periods per revolution of the wheel pair, is carried out. It has been proved that the pulsating sinusoidal braking moment generated on the axle of the wheel pair equal to the sum of the constant component and the amplitude of the oscillations of the variable component multiplied by the sine of the product of the number of sinusoid periods per revolution of the wheel pair by its angular coordinate provides higher braking characteristics than the constant braking moment. It is shown that pulsating braking torque reduces the braking time and braking distance of the mine locomotive. The values of the amplitude of oscillations, which depend on the average value of the braking torque, and the number of periods of the sinusoid per one revolution of the wheelset, at which the greatest effect is achieved, are determined. Originality. For the first time, a mathematical model has been developed for braking a mine locomotive by a disc brake, which creates a pulsating braking torque on the axle of the wheel pair, depending on its angular coordinate, taking into account the nonlinear dependence of the adhesion coefficient on relative slip, on the basis of which the efficiency of a disc brake with a multi-sector disc is shown in comparison with a disc brake with a homogeneous disk under various conditions of the rail track. Practical value. The research results make it possible to determine the parameters of a disc brake with a multi-sector disc located on the wheelset axle and on the engine shaft, which provide the highest braking efficiency.
UKR: Мета. Встановлення параметрів гальмівного моменту, що забезпечують високі гальмівні характеристики шахтного локомотива шляхом математичного моделювання гальмування шахтного локомотива дисковим гальмом, яке створює пульсуючий гальмівний момент. Методика. Вимушені коливання елементів колісно-моторного блоку (КМБ) шахтного локомотива в процесі гальмування дисковим гальмом досліджені методами диференціального числення та математичного моделювання. Інтегрування системи диференціальних рівнянь виконано методом Рунґе-Кутта. Результати. Виконано порівняльний аналіз гальмування шахтного локомотива дисковим гальмом, що створює на осі колісної пари постійний та пульсуючий синусоїдальний з різним числом періодів синусоїди за один оберт колісної пари гальмівні моменти. Доведено, що пульсуючий синусоїдальний гальмівний момент, створюваний на осі колісної пари, який дорівнює сумі сталої складової та амплітуди коливань змінної складової, помноженій на синус добутку числа періодів синусоїди за один оберт колісної пари на її кутову координату, забезпечує більш високі гальмівні характеристики шахтного локомотива, ніж сталий гальмівний момент. Показано, що пульсуючий гальмівний момент забезпечує зменшення часу гальмування та гальмівного шляху шахтного локомотива. Встановлено значення амплітуди коливань, що залежить від середнього значення моменту гальмування, та кількості періодів синусоїди за один оберт колісної пари, при яких досягається найбільший ефект. Наукова новизна. Вперше розроблено математичну модель гальмування шахтного локомотива дисковим гальмом, що створює на осі колісної пари пульсуючий гальмівний момент, який залежить від її кутової координати, з урахуванням нелінійної залежності коефіцієнта зчеплення від відносного ковзання, на базі якої показано ефективність дискового гальма з багатосекторним диском у порівнянні з дисковим гальмом з однорідним диском на при різних станах колії. Практична значимість. Результати досліджень дозволяють встановити параметри дискового гальма з багатосекторним диском, розміщеним на осі колісної пари та на валу двигуна, що забезпечують найбільшу ефективність гальмування.
UKR: Мета. Встановлення параметрів гальмівного моменту, що забезпечують високі гальмівні характеристики шахтного локомотива шляхом математичного моделювання гальмування шахтного локомотива дисковим гальмом, яке створює пульсуючий гальмівний момент. Методика. Вимушені коливання елементів колісно-моторного блоку (КМБ) шахтного локомотива в процесі гальмування дисковим гальмом досліджені методами диференціального числення та математичного моделювання. Інтегрування системи диференціальних рівнянь виконано методом Рунґе-Кутта. Результати. Виконано порівняльний аналіз гальмування шахтного локомотива дисковим гальмом, що створює на осі колісної пари постійний та пульсуючий синусоїдальний з різним числом періодів синусоїди за один оберт колісної пари гальмівні моменти. Доведено, що пульсуючий синусоїдальний гальмівний момент, створюваний на осі колісної пари, який дорівнює сумі сталої складової та амплітуди коливань змінної складової, помноженій на синус добутку числа періодів синусоїди за один оберт колісної пари на її кутову координату, забезпечує більш високі гальмівні характеристики шахтного локомотива, ніж сталий гальмівний момент. Показано, що пульсуючий гальмівний момент забезпечує зменшення часу гальмування та гальмівного шляху шахтного локомотива. Встановлено значення амплітуди коливань, що залежить від середнього значення моменту гальмування, та кількості періодів синусоїди за один оберт колісної пари, при яких досягається найбільший ефект. Наукова новизна. Вперше розроблено математичну модель гальмування шахтного локомотива дисковим гальмом, що створює на осі колісної пари пульсуючий гальмівний момент, який залежить від її кутової координати, з урахуванням нелінійної залежності коефіцієнта зчеплення від відносного ковзання, на базі якої показано ефективність дискового гальма з багатосекторним диском у порівнянні з дисковим гальмом з однорідним диском на при різних станах колії. Практична значимість. Результати досліджень дозволяють встановити параметри дискового гальма з багатосекторним диском, розміщеним на осі колісної пари та на валу двигуна, що забезпечують найбільшу ефективність гальмування.
Description
A. Monia: ORCID 0000-0003-4642-2519
Keywords
mine locomotive, disk brake, frictional pair, relative sliding, clutch coefficient, шахтний локомотив, дискове гальмо, фрикційна пара, відносне ковзання, коефіцієнт зчеплення, КЕкІ
Citation
Monia A. G., Bychkova D. M. Mathematical Modeling of Rational Parameters of the Mine Locomotive Disc Brake in Computer Systems. Економічна кібернетика: інструменти, моделі і методи інтелектуальної підтримки прийняття рішень : зб. наук. праць за матеріалами Всеукр. інтернет-конф. (м. Дніпро, 1–2 березня 2023 р.). Дніпро, 2023. С. 35–40.