№76-21
Оптимізація контактних напружень у колодочних гальмах шахтних підйомних машин
К.С. Заболотний1, А.О. Бурков1, О.В. Панченко1, О.Л. Жупієв1, В.В. Симоненко1
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2023, 75:247–259
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/76.247
АНОТАЦІЯ
Метоюроботи є розробка рекомендацій для зниження максимальних контактних напружень між гальмівною накладкою та барабаном шахтної підіймальної машини.
Методика.Існуючі методики розрахунку колодкових гальм шахтних підіймальних машин часто використовують гіпотезу, яка припускає абсолютну жорсткість гальмівного обода та гальмівної балки. Розроблена методика, яка використовує комплекс різноманітних математичних та інженерних методів, дозволяє визначати характер розподілу контактних тисків, залежно від співвідношення поперечної жорсткості гальмівної накладки до згинальної жорсткості гальмівної балки.
Результати. Розроблено аналітичну модель гальмівної балки, представлену у вигляді кругового бруса постійного перерізу, яка ґрунтується на концепції Вінклерівського основи, забезпечуючи можливість адаптації жорсткості відповідно до параметрів складної гальмівної накладки. Аналіз напружено-деформованого стану дозволив ідентифікувати ключовий безрозмірний показник – відносну жорсткість накладки, яка суттєво впливає на розподіл контактного тиску. Результати досліджень представлені у формі порівняльного аналізу різних конструктивних підходів, що використовуються для забезпечення більш рівномірного розподілу контактного тиску вздовж гальмівної балки.
Наукова новизна. Запропонована аналітична модель базується на Вінклерівській основі із залученням параметрів змінної жорсткості, що забезпечує високу точність моделювання реальних фізичних характеристик гальмівної системи. Це значно перевершує традиційні методології, котрі опираються на припущення про абсолютну жорсткість компонентів, тим самим підвищуючи релевантність і наукову цінність результатів.
Практична цінність. Запропоновані рекомендації дозволяють оптимізувати конструкцію гальмівних систем, знижуючи максимальні контактні напруження, що сприяє підвищенню ефективності, надійності та довговічності шахтних підіймальних машин.
Ключові слова: гальмівна система, шахтна підіймальна машина, контактні напруження, Вінклерівське основування, відносна жорсткість, аналітична модель, оптимізація гальмівних систем, метод кінцевих елементів, SolidWorks Simulation.
Перелік посилань
1. Barecki, Z., Scieszka, S.F. (1987). A Mathematical Model of the Brake Shoe and the Brake Path System. N&O Joernaal, 13–17.
2. Barecki, Z., & Scieszka, S.F. (1989). Some Factors Influencing Friction Brake Performance: Part 2-A Mathematical Model of the Brake Shoe and the Brake Path System. Journal of Mechanisms Transmissions and Automation in Design, 111(1), 8–12. https://doi.org/10.1115/1.3258977
3. Ahmed, I., Fatouh, Y., & Aly, W. (2014). A parametric FE modeling of brake for non-linear analysis. International Energy & Environment Foundation, 5(1), 97–110.
4. Zabolotnyi, K., Zhupiiev, O., & Molodchenko, A. (2017). Development of a model of contact shoe brake-drum interaction in the context of a mine hoisting machine. Mining of Mineral Deposits, 11(4), 38–45. https://doi.org/10.15407/mining11.04.038.
5. Zabolotnyi, K., Zhupiiev, O., & Molodchenko, A. (2018). Development of a three-parameter model of the shoe brake contact interaction with the drum in mine hoisting machine. E3S Web of Conferences, 60, 00039. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186000039
6. Zabolotny, K., Zhupiev, O., & Molodchenko, A. (2015). Analysis of current trends development of mining hoist design engineering. New Developments in Mining Engineering 2015. Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining, 175–179.
