№84-18
Аналіз стану досліджень і постановка задач інтегрованого моделювання розрізного барабана підвищеної канатомісткості з дисковими гальмами
К.С. Заболотний1, https://orcid.org/0000-0001-8431-0169
О.В. Панченко1, https://orcid.org/0000-0002-1664-2871
В.В. Симоненко1 https://orcid.org/0000-0002-1843-1226
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2026, 84:231–240
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/84.231
АНОТАЦІЯ
Мета. Виконати огляд і критичний аналіз методів оцінювання напружено-деформованого стану канатомістких розрізних барабанів шахтових підіймальних машин і сформувати вимоги до інтегрованої методології моделювання таких барабанів із дисковими гальмами для експлуатації на великих глибинах за критерієм допустимої осьової деформації гальмового диска.
Методика. Передбачає систематизацію публікацій і вимог технічного завдання та формування узгодженого комплексу моделей: аналітичної оболонкової моделі переставної частини, скінченно-лементної моделі, постановки топологічної оптимізації підкріплення та термомеханічної моделі пари «гальмовий диск–колодка». Інтеграцію виконано через спільні інтерфейсні параметри деформативності й теплового навантаження.
Результати. Встановлено, що методи аналізу напружено-деформованого стану барабанів шахтових підіймальних машин і термомеханічні розрахунки дискових гальм здебільшого застосовують окремо, що знижує достовірність оцінювання працездатності гальмового вузла для канатомістких барабанів. Показано, що осьова деформативність торців барабана визначає торцеве биття диска та нерівномірність контакту «диск–колодка»; запропоновано інженерний критерій працездатності й окреслено структуру інтегрованого моделювання для обґрунтування конструктивних рішень і режимів гальмування.
Наукова новизна. Запропоновано інтегровану методику розрахунку, що поєднує аналітичну оболонкову модель, скінченно-елементний розрахунок, топологічну оптимізацію підкріплення та термомеханічний аналіз гальмового вузла; узгодження моделей виконано за критерієм осьової деформації гальмового диска.
Практична значущість. Сформовані вимоги та структура методології забезпечують розрахункове обґрунтування параметрів барабана ЦР-6,75×6,2/1,95 і підкріплення за масових обмежень, знижують ризик виходу за геометричні допуски, підвищують обґрунтованість режимів аварійного гальмування та дають підстави для оцінювання теплової працездатності пари «гальмовий диск–колодка».
Ключові слова: шахтова підіймальна машина, розрізний циліндричний барабан, підвищена канатомісткість, осьова жорсткість, скінченно-елементне моделювання, аналітична модель, дискове гальмо.
Перелік посилань
1. Slepuzhnikov, E., & Khursenko, S. (2021). application of math splines for mathematical modeling the stressed state of the rope drum shell. Advanced Discoveries of Modern Science: Experience, Approaches and Innovations Band1. https://doi.org/10.36074/logos-09.04.2021.v1.38
2. Moldabayev, S., Sdvyzhkova, O., Babets, D., Amankulov, M., & Nurmanova, A. (2024). Numerical Simulation of a Pit Wall Stability Considering Seismic Impact in Terms of Ultra-Deep Open-Pit Mine. Geomining, 121–134. https://doi.org/10.1007/978-3-031-70725-4_9
3. Taran, I., Zhamanbayev, B., Klymenko, I., & Beketov, Y. (2024). Application of modern mathematical apparatus for determining the dynamic properties of vehicles. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (4), 73–79. https://doi.org/10.33271/nvngu/2024-4/073
4. Belmas, I., Kolosov, D., Bilous, O., Tantsura, H., Onyshchenko, S., & Antonova, K. (2024). A Model of Interaction of Rigid Fibers in an Orthotropic Composite Rope. Key Engineering Materials, 995, 115–124. https://doi.org/10.4028/p-puny7d
5. Ilin, S., Adorska, L., & Ilina, I. (2025). Risk-forming factors influencing the loss of cross-section of reinforcement elements of vertical mine shafts. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1491(1), 12002. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1491/1/012002
6. Popescu, F. D., Andraș, A., & Brînaș, I. (2022). Determination using FEA of the static stress of a mine hoist drum after safety braking. Annals of the University of Petroşani, Mechanical Engineering, 24, 125–140. https://www.upet.ro/annals/mechanical/pdf/2022/13_Popescu_Andras_Brinas_2.pdf
7. Popescu, F. D., Radu, S. M., Andras, A., Brînas, I., Budilică, D. I., & Popescu, V. (2022). Comparative analysis of mine shaft hoisting systems’ brake temperature using finite element analysis (FEA). Materials, 15(9), 3363. https://doi.org/10.3390/ma15093363
8. Mohammed, A. Q., Hussain, I. Y., & Abdullah, O. I. (2022). Effect of frictional material on thermal behavior of brake system. Tribology in Industry, 44(1), 64–72. https://doi.org/10.24874/ti.1071.03.21.07
9. Kowal, L., & Sinka, T. (2020). Impact of winding drum shell ribbing of a hoisting machine on its strength and manufacture costs. Mining Machines, 4, 2–13. https://doi.org/10.32056/KOMAG2020.4.1
10. Wolny, S., & Ładecki, B. (2017). Strength analysis of typical Koepe pulley constructions applied in mine hoisting installations. Engineering Transactions, 65(3), 523–538. https://doi.org/10.24423/EngTrans.438.20170919
11. Zabolotnyi, K.S., Symonenko, V.V., Panchenko, O.V., & Rutkovskiy, M.A.. (2024). Justification of the Calculation Method for Cylindrical Drums of Mine Hoisting Machines: monograph. Dnipro, Jurfond. http://ir.nmu.org.ua/handle/123456789/167512
дата першого надходження статті до видання – 10.01.2026
дата прийняття до друку статті після рецензування – 12.02.2026
дата публікації (оприлюднення) – 30.03.2026