РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ ОСНОВ РАЗРАБОТКИ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ШАХТНОГО РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА ВЫСОКОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ :

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність роботи, показані її зв'язки з науковими програмами, сформульовані наукова проблема, мета, основні наукові і практичні завдання дослідження, приведені наукові положення, які виносяться на захист, показані наукова новизна і практична цінність отриманих результатів.

У першому розділі виконано аналіз методів керованого руху механічних систем. У теорії керованого руху (теорії тяги) управління за допомогою тяги і гальмування виконується рішенням однієї і тієї ж задачі про керованість. Специфікою функціонування обладнання шахтного транспорту є те, що мета управління рухом, технологія перевізного процесу, зовнішні дії визначаються взаємодією з гірським масивом технологічного устаткування, в результаті якого формуються вантажопотоки. Управління рухом за допомогою гальмування в різних областях техніки реалізують технічні рішення: буфера, демпфери, амортизатори, гальма. Сформульована послідовність зниження досягнутою в світовому гальмобудуванні потужності основних типів гальм: електричні, вихро-струмові, електромагнітні рейкові (ЕМРТ), гідравлічні, магниторельсові (МРТ), дискові з протиюзним пристроєм, колодкові без протиюза. На швидкостях руху від 0 до 50 км/ч реалізують ефективність тільки гальма: ЕМРТ і МРТ, дискові, колодкові.

Дослідження як вітчизняних, так і зарубіжних учених О.О.  Ренгевича, Л.Н. Ширіна, В.В. Проціва, С.Є. Блохіна, О.А. Бейгула, І.О. Тарана, С.В. Корнєєва, В.О. Салова, Е.М. Шляхова, В.М  Казарінова, В.Г. Іноземцева, В.Ф. Егорченко, Л.А. Вуколова, В.А. Кудінова, Д.Н. Толстого, Б.В.  Дерягіна, А.С. Ахматова, І.В. Крагельського, В.С. Щедрова, І.Г. Горячевої, С.А. Чижика, Д. Блекборна, Н. Вауєра, В.Н. Старченка, Ф.Р. Геккера і багато інших стали основою подальшого розвитку методів визначення структури гальма і його стану, динамічного завантаження і топографії шорстких поверхонь контакту тертя гальма, управління тертям в робочому процесі з метою підвищення ефективності гальма і гальмування.

Виділена класифікаційна ознака структури гальмівної передачі. У теорії тяги потягів прийнято допущення, що важільна передача гальма є механізмом з жорсткими ланками. В.М. Казарінов, В.Г. Іноземців в теорії гальм розглядають важільну передачу як пружноподатливу систему для вирішення окремих завдань: розрахунок на міцність деталей, хід штока поршня гальмівного циліндра, розрахунок передаточного відношення і натиснення гальмівних колодок. Хід штока поршня за рахунок пружних деформацій гальмівної передачі може перевищувати 30 мм. Для рухомого складу автомобільного транспорту динамічний розрахунок гідро- та пневмосистем управління гальмами здійснюється з урахуванням податливості реальних фізичних систем для вибору оптимальних параметрів ланцюга з метою отримання найкращої швидкодії без істотного перерегулювання. Т.М. Башта, Ю.Б. Бєлєнький, Н.Ф. Метлюк, М.І. Дронін, Е.А. Цуханова у своїх роботах доводять, що податливість гідравлічного ланцюга чинить вплив на перехідні процеси в гідроприводі гальма, виконує роль фільтру і поглинає високочастотні коливання.

Сформульовані умови визначення стану гальма, робочим процесом якого є тертя: модель коефіцієнта тертя розглядається як задача в механіці твердого тіла; структурна схема перетворення навантаження в змінні стани гальма зведена до системи «колодка-колесо»; відношення зусиль в структурі коефіцієнта тертя в окремих випадках і середнє відношення залежності ідентичні; апроксимація експериментальних залежностей характеристики гальма, вид експерименту, обробка і представлення його результатів побудовані без статистичних передумов; вид залежності коефіцієнта тертя, кількість вхідних змінних залежності прийняті на підставі феноменологічних уявлень. У роботах Боше, Н.П. Петрова, Франке, В.Ф. Егорченко, Л.А. Вуколова, В.П. Есаулова, ЦНДІ МПС, ВНДІЖТА, МСЖД викладений підхід в реалізації цих умов, результати стендових сертифікаційних випробувань залізничних гальмівних колодок на відповідність вимог регламенту представлені у вигляді гіперболічної залежності коефіцієнта тертя, для автотранспорту введений регламент на нижню межу коефіцієнта тертя, для авіаційних коліс – на нижню і верхню межу, на шахтному рейковому транспорті не прийнято технічне нормування ефективності гальм.

Методи підвищення ефективності гальма і гальмування, забезпечення високого і стабільного коефіцієнта тертя можна віднести до вирішення завдань механіки матеріалів, що адаптуються, і розділити на дві групи: оптимізація трибологічної системи властивостями фрикційних матеріалів; управління структурою і трибологічними властивостями фрикційних матеріалів для гальм.

Методи першої групи відрізняються емпіричним підходом у виборі матеріалів з фрикційними властивостями методом проб і помилок, які не дали можливості досягти необхідних показників призначення гальма і ефективності гальмування. Методи другої групи дозволили розробити теоретичні основи і отримувати величину та характер зміни модулів пружності, зсуву і коефіцієнта Пуассона залежно від параметрів вихідних матеріалів і нові фрикційні матеріали із заданими технічними властивостями, управляти силою (коефіцієнтом) тертя при розробці гальм.

У роботах В.А. Кудінова, Б.В. Буданова, Д.Н. Толстого, Г.Ф. Ломакіна, Р.Л. Каплан, Б.В. Дерягина, В.І. Івльова, І.Н. Черняка, В.О. Кононенко, А.С. Ахматова викладений підхід до формування коливань, що збуджуються тертям, і їх вплив на тертя, що дозволяє управляти силою тертя в робочих процесах, які аналізуються. Для задач тертя і зносу особливого значення набувають методи оцінки визначальних процесів через модельний, а не натурний експеримент. Використання методів моделювання з узагальненням результатів і оцінкою їх достовірності і точності дозволяє виявити нові технічні рішення і прискорити їх впровадження. Малість амплітуд фрикційних коливань, гострота резонансу пояснюють те, що тривалий час їх існування не отримувало широкого застосування для технічних рішень.

Виконаний аналітичний огляд дозволяє сформувати сучасні уявлення про взаємозв'язок тертя і коливань: нормальні і тангенціальні коливання повзуна певної маси не можуть проходити незалежно, зв'язаність їх залежить від близькості власних частот відповідних коливань і характеру зв'язків; якщо сила тертя стає незалежною від швидкості ковзання, то вона зростає за величиною. На величину сили тертя вплив чинить не тільки амплітуда нормальних коливань, але і фазочастотні співвідношення між коливаннями в нормальному і тангенціальному напрямах.

Слід зазначити, що в роботах Б.В. Дерягіна і А.С. Ахматова побудована теорія тертя на науковому положенні, що сила тертя відноситься до категорії сил за своєю природою безпосередньо незалежних від швидкості ковзання або кочення. Вони доводять, що при усуненні власних мікроколивань повзуна має місце нейтральна швидкісна характеристика тертя.

У контактних задачах з тертям Е.В. Рижов, Ю.В. Колєсников, А.Г. Суслов, Н.М. Махини, В.І. Максак використовують основні положення контакту при статичних навантаженнях, що дозволяє сформулювати гіпотезу формування шорсткості і моделювання кінетики взаємодії поверхонь тертя: перехід від пластичного характеру деформацій до пружного відбувається в період прироблення поверхонь, при цьому нерівноважна шорсткість переходить в рівноважну, в гальмах реалізується вид взаємодії з пружним ненасиченим контактом; коефіцієнт тертя падає із збільшенням навантаження при пружному контакті і зростає при пластичному, при пружному контакті із збільшенням модулів пружності матеріалів обох поверхонь коефіцієнт тертя зменшується.

У зв'язку з викладеним, актуальності набуває розробка достатньо універсальних методів управління тертям в робочому процесі гальма залежно від параметрів фрикційних коливань, які забезпечують отримання оцінки визначальних процесів обчислювальним експериментом, мають програмну і обчислювальну реалізацію і дають можливість створювати гальма на стадії проектування з наперед заданими триботехнічними властивостями.

У другому розділі виконані розробка і аналіз класифікації показників призначення гальма для визначення технічного рівня шахтного рухомого складу з ефективності гальмування за відсутності точних апріорних гіпотез про досліджуваний об'єкт.

Сучасній науковій практиці відомо 15 чинників, які визначають сили тертя, проте трибологія не має в своєму розпорядженні аналітичних виразів основних закономірностей тертя і зносу. Характеристики тертя, які є робочим процесом гальма і визначають зміну параметрів його стану, володіють видом структурної невизначеності по кількості і складу вхідних змінних в моделях залежності сили (коефіцієнта) тертя як вихідних змінних від вхідних змінних. Розв’язання задачі ідентифікації параметрів і станів гальма колодочно-колісного типу, як структурно-невизначеної трибологічної системи, зведене до регресійного аналізу в припущенні, що статистична модель має вигляд