№83-14

Математична модель пульсуючого гальмування шахтного локомотивадисковим гальмом

А.Г. Моня¹ https://orcid.org/0000-0003-4642-2519

¹Український державний університет науки і технологій, Дніпро, Україна

Coll.res.pap.nat.min.univ. 2025, 83:161–169

Full text (PDF)

АНОТАЦІЯ

Мета. Розробка, розв’язання та аналіз математичної моделі для визначення динамічних та кінематичних характеристик приводу шахтного локомотива під час гальмування пульсуючим гальмівним моментом.

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. 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 нелінійних залежностей коефіцієнта зчеплення від відносного ковзання в режимі гальмування шахтного локомотива для різних станів рейкової колії, на базі якої встановлено параметри гальмівного моменту, що дозволяють поліпшити гальмівні характеристики. Теоретично обґрунтовано фрикційні характеристики взаємодії колеса та рейки при гальмуванні пульсуючим гальмівним моментом в умовах шахти. Шляхом математичного моделювання процесу гальмування шахтного локомотива дисковим гальмом, що створює на осі колісної пари пульсуючий гальмівний момент, встановлені параметри гальмівного моменту, які забезпечують високі гальмівні характеристики.

Наукова новизна. Отримано залежності шляху та швидкості локомотива, кутової швидкості та відносного ковзання одного з його коліс, коефіцієнта зчеплення та сили зчеплення одного з коліс локомотива з рейкою, різниці лінійних швидкостей локомотива та одного з його коліс, поздовжньої сили в одному з гумометалевих шарнірів підвіски колісної пари від часу при гальмуванні пульсуючим гальмівним моментом.

Практична значимість. Розроблено науково обґрунтовану інженерну методику, яка дозволяє на стадії проектування вибрати раціональні параметри дискового гальма шахтного локомотива, що створює пульсуючий гальмівний момент, який забезпечує реалізацію максимальної гальмівної сили по зчепленню колеса з рейкою в процесі гальмування і визначити динамічні та кінематичні характеристики приводу шахтного локомотива під час гальмування дисковим гальмом із багатосекторним диском при різних вихідних даних (стан рейкової колії, маса складу, початкова швидкість локомотива).

Ключові слова: шахтний локомотив, гальмівна сила, гальмівний момент, коефіцієнт зчеплення, дискове гальмо, фрикційна пара.

Перелік посилань

1. Novytskyi, O., Taran, I.,&Zhanbirov, Z. (2019). Increasing mine train mass by means of improved efficiencyof service braking. E3s Web of Conferences, 123, 01034. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912301034

2. Taran, I., Bondarenko, A., Novytskyi, O., Zhanbirov, Z., & Klymenko, I. (2020). Modeling of a braking process of a mine diesel locomotive in terms of different rail track conditions. E3S Web of Conferences, 201, 01018. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202020101018

3. Taran, I. O., & Novytskyi, O. V. (2014). Halmivni prystroi shakhtnykh lokomotyviv: monohrafiia. Natsionalnyi hirnychyi universytet. https://core.ac.uk/download/pdf/48405061.pdf

4. Samorodov, V., Bondarenko, A., Taran, I., & Klymenko, I. (2020). Power flows in a hydrostatic-mechanical transmission of a mining locomotive during the braking process. Transport Problems, 15(3), 17–28. https://doi.org/10.21307/tp2020030

5. Monia, A. (2023). Mathematical substantiation of mine locomotive braking efficiency under pulsiting braking torque. Zbirnyk naukovykh prats Natsionalnoho hirnychoho universytetu, 72, 153–160. https://doi.org/10.33271/crpnmu/72.153

6. Protsiv, V. V., & Monia, A. G. (2003). Eksperymentalne vyznachennia kharakterystyk zchep-lennia shakhtnoho lokomotyva v rezhymi halmuvannia. Metalurhiina ta hirnychorudna pro-myslovist, (2), 95–97.

7. Protsiv, V. V., & Honchar, O. Ye. (2010). Dynamichna model halmivnykh system, shcho realizo-vuiut halmivnu sylu v kontakti kolesa ta reiky. Zbirnyk naukovykh prats Natsionalnoho hirnychoho universytetu, 34(2), 160–171.

8. Kravchenko, K., Gerlici, J., Harusinec, J., & Kravchenko, O. (2021). Research of the Characteristics of Wheel and Rail Contact under the Influence of Design and Operational Factors. Transport Means Proceedings of the International Conference, 865–870. https://www.scopus.com/pages/publications/85123183273?origin=resultslist

9. 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

дата першого надходження статті до видання – 01.10.2025
дата прийняття до друку статті після рецензування – 02.11.2025
дата публікації (оприлюднення) – 29.12.2025