Уменьшение резонанса релаксационных автоколебаний колесных тормозных механизмов лесовозных автомобилей

УДК

DOI:

Аннотация

Статья посвящена анализу потенциального увеличения относительной скорости деформации упругого элемента в расчетной динамической системе фрикционной пары «колодка (лента)–контртело» автомобильного тормоза при начале и завершении торможения, а значит, и соответствующих компонентов пары трения реального тормоза для уменьшения автоколебаний за счет подачи сжатого воздуха на фрикционные поверхности в процессе торможения. Перед нами стояли следующие задачи – теоретически качественно проанализировать как положительные физические явления исследуемого процесса торможения колеса автомобиля скажутся на протекании автоколебаний и их резонансных последствий. Для этого предложено при торможении за период вхождения фрикционной пары в полный контакт, вплоть до полной остановки колеса, использовать технический и теоретический подходы, связанные с подачей сжатого воздуха на фрикционные поверхности тормозного механизма. В процессе подачи сжатого воздуха в переменный зазор между фрикционными поверхностями при торможении колеса, в том числе и в ходе кинематического трения, следует ожидать, что за счет скоростного воздушного потока количество продуктов износа в микроуглублениях шероховатостей поверхностей будет меньше, чем без продувки. Кроме того, реально ожидаема интенсификация охлаждения фрикционных поверхностей. В итоге нежелательные процессы намазывания и вулканизации материала накладок будут протекать менее активно, и упругопластические свойства накладок колесного автомобильного тормоза будут иметь более длительный срок работы по сравнению с существующими конструкциями. Это приведет к уменьшению автоколебаний в тормозных механизмах, которые при возможных кратковременных резонансных явлениях служат источником шумов колесных автомобильных тормозов и снижению повышенного износа фрикционного материала накладок, а также к уменьшению времени срабатывания накладок. В качестве примера приведена и математически смоделирована идеализированная схема фрикционной пары автомобильного колодочного тормоза, отражены положительные эффекты, получаемые после внедрения контура подачи сжатого воздуха в текущий зазор фрикционной пары в процессе ее смыкания и разъединения при срабатывании автомобильного тормоза. 

Сведения об авторах

Д.Г. Мясищев, д-р техн. наук, проф.

А.С. Вашуткин, канд. техн. наук, доц.

А.С. Лоренц, асп.

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова,

наб. Северной Двины, д. 17, г. Архангельск, Россия, 163002;

e-mail: d.myasishchev@narfu.ru, a.vashutkin@narfu.ru, a.lorents@narfu.ru

Ключевые слова

Литература

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Александров М.П. Тормозные устройства в машиностроении. М.: Машиностроение, 1965. 676 с.

2. Борисов С.М. Фрикционные муфты и тормоза строительных и дорожных машин. М.: Машиностроение, 1973. 167 с.

3. Вашуткин А.С., Ульяновский И.Е., Мясищев Д.Г. Теоретическое исследование влияния факторов на работу тормозного механизма при подаче сжатого воздуха между тормозными колодками и тормозным барабаном // Изв. Самарского НЦ РАН. 2011. С. 946–949.

4. Заявка на изобретение. Способ подачи сжатого воздуха на фрикционные поверхности тормозного механизма и устройство для его осуществления / Мясищев Д.Г., Вашуткин А.С., Швецов А.М.; заявитель САФУ имени М.В. Ломоносова.
№ 2012147970/11; заявл. 12.11.12; опубл. 20.05.14.

5. Костерин Ю.И. Механические колебания при сухом трении. М.: Изд-во АН СССР, 1969. 76 с.

6. Крагельский И.В. Трение и износ. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1968. 480 с.

7. Мясищев Д.Г., Вашуткин А.С. Экспериментальное исследование  функционирования барабанных тормозных механизмов автолесовозов // Актуальные проблемы развития лесного комплекса: материалы междунар. науч.-техн. конф., 7 – 9 дек. 2010 г. Вологда: ВГТУ, 2010. С. 166–169.

8. Мясищев Д.Г., Вашуткин А.С. Организация и планирование экспериментального исследования подвода сжатого воздуха между тормозными колодками и тормозным барабаном в процессе торможения // Лесн. журн. 2013. №1. С. 70–77. (Изв. высш. учеб. заведений).

9. Мясищев Д.Г., Вашуткин А.С. Результаты экспериментального исследования процесса подвода сжатого воздуха между фрикционными поверхностями тормозного механизма // Лесн. журн. 2013. № 4. С. 40–46. (Изв. высш. учеб. заведений).

10. Мясищев Д.Г., Вашуткин А.С., Швецов А.М. Математическое моделирование пневматической системы «источник воздуха–зазор колесного тормоза лесовозного автомобиля–атмосфера» в процессе торможения // Мир науки. 2014. №12. С. 58–61.

11. Мясищев Д.Г., Вашуткин А.С., Швецов А.М. Оптимизация параметров и характеристик колесного тормоза лесотранспортной машины с целью максимизации тормозной силы // Лесн. журн. 2014. № 6. С. 82–87. (Изв. высш. учеб. заведений).

Поступила 04.03.16

Ссылка на английскую версию:

UDC 621.825+62-592.1

DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.4.112

Reduction of Relaxation Oscillation Resonance of Wheel Brake Devices of Lumber Trucks

D.G. Myasishchev, Doctor of Engineering Sciences, Professor

A.S. Vashutkin, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

A.S. Lorents, Postgraduate Student

Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Naberezhnaya Severnoy Dviny, 17, Arkhangelsk, 163002, Russian Federation;

e-mail: d.myasishchev@narfu.ru, a.vashutkin@narfu.ru, a.lorents@narfu.ru

This article analyzes the potential increase of the relative speed of deformation of the elastic member in the calculating and dynamic system of a friction pair of “brake shoe (band) – counterface” of the automotive brake at the beginning and the end of braking, and therefore the corresponding components of a friction pair of a real brake to reduce the self-oscillations due to the compressed air supply on the friction surfaces during braking. The problem of the research is the theoretical attempt to analyze qualitatively the influence of the positive physical phenomena of the investigated braking process of a vehicle wheel on the self-oscillations and their resonant consequences. We offer to use the technical and theoretical approaches related to the compressed air supply on the brake friction surface in the process of braking during the period of the friction pair entering in full contact, up to a complete stop of a wheel. Due to the high speed of airflow we should expect the fewer amounts of wear products in the micropits of surface roughness in the process of compressed air supplying during wheel braking and the kinematic friction into the variable clearance between the friction surfaces than without scavenging. In addition, the expected intensification of cooling of the friction surfaces is real. As a result, the undesirable smearing and vulcanization processes of the facing material are less active; and the elastic properties of the wheeled brake facing have a longer life, compared with the existing designs. This fact reduces the self-oscillations in the brake devices, which in case of possible short-term resonance phenomena are a source of noise of the wheeled automobile brakes and a reduction of increased wear of the friction facing material, as well as to a decrease of the response time of facing. As an example, the idealized diagram of a friction pair of a drum brake is mathematically modeled; the positive effects obtained after the introduction of the compressed air supply circuit in the current clearance of the friction pair in the process of closing and separation at the automobile braking action are reflected.

Keywords: lumber truck, brake device, reduction, self-oscillation.

REFERENCES

1. Aleksandrov M.P. Tormoznye ustroystva v mashinostroenii [Braking Devices in Mechanical Engineering]. Moscow, 1965. 676 ​​p.

2. Borisov S.M. Friktsionnye mufty i tormoza stroitel'nykh i dorozhnykh mashin [Friction Clutches and Brakes of Building and Road Machines]. Moscow, 1973. 167 p.

3. Vashutkin A.S., Ul'yanovskiy I.E., Myasishchev D.G. Teoreticheskoe issledovanie vliyaniya faktorov na rabotu tormoznogo mekhanizma pri podache szhatogo vozdukha mezhdu tormoznymi kolodkami i tormoznym barabanom [A Theoretical Study of the Influence of Factors on the Brake Device at Pressure Air Supply Between the Brake Shoes and the Brake Drum]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra RAN [Proceedings of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences], 2011, pp. 946–949.

4. Myasishchev D.G., Vashutkin A.S., Shvetsov A.M. Sposob podachi szhatogo vozdukha na friktsionnye poverkhnosti tormoznogo mekhanizma i ustroystvo dlya ego osushchestvleniya [Pressure Air Supply Method on the Friction Surface of the Brake Device and a Device for Its Implementation]. Application for an Invention, no. 2012147970/11, 2012.

5. Kosterin Yu.I. Mekhanicheskie kolebaniya pri sukhom trenii [Mechanical Vibrations at Dry Friction]. Moscow, 1969. 76 p.

6. Kragel'skiy I.V. Trenie i iznos [Friction and Wear]. Moscow, 1968. 480 p.

7. Myasishchev D.G., Vashutkin A.S. Eksperimental'noe issledovanie  funktsionirovaniya barabannykh tormoznykh mekhanizmov avtolesovozov [Experimental Study of the Drum Brake Device Operation of Lumber Trucks]. Aktual'nye problemy razvitiya lesnogo kompleksa: materialy mezhdunar. nauch.- tekhn. konf., 7–9 dek. 2010 g. [Actual Problems of the Forestry Complex: Proc. Int. Sci. Eng. Conf., 7–9 December, 2010]. Vologda, 2010, pp. 166–169.

8. Myasishchev D.G., Vashutkin A.S. Organizatsiya i planirovanie eksperimental'nogo issledovaniya podvoda szhatogo vozdukha mezhdu tormoznymi kolodkami i tormoznym barabanom v protsesse tormozheniya [Organization and Planning of the Experimental Study of Compressed Air Supply between the Brake Shoes and Brake Drum During Braking]. Lesnoy zhurnal, 2013, no. 1, pp. 70–77.

9. Myasishchev D.G., Vashutkin A.S. Rezul'taty eksperimental'nogo issledovaniya protsessa podvoda szhatogo vozdukha mezhdu friktsionnymi poverkhnostyami tormoznogo mekhanizma [The Results of an Experimental Study of Compressed Air Supply between the Drum Brake Friction Surfaces]. Lesnoy zhurnal, 2013, no. 4, pp. 40–46.

10. Myasishchev D.G., Vashutkin A.S., Shvetsov A.M. Matematicheskoe modelirovanie pnevmaticheskoy sistemy “istochnik vozdukha – zazor kolesnogo tormoza lesovoznogo avtomobilya – atmosfera” v protsesse tormozheniya [Mathematical Modeling of the Pneumatic System of “Air Source – Wheel Brake Clearance of a Lumber Truck – Atmosphere” During Braking. Mir nauki, 2014, no. 12, pp. 58–61.

11. Myasishchev D.G., Vashutkin A.S., Shvetsov A.M. Optimizatsiya parametrov i kharakteristik kolesnogo tormoza lesotransportnoy mashiny s tsel'yu maksimizatsii tormoznoy sily [Parameter Optimization of the Wheel Brake of a Timber Car with the Objective of Braking Force Maximization]. Lesnoy zhurnal, 2014, no. 6, pp. 82–87. 

Received on March 04, 2016