trrgupsТруды Ростовского государственного университета путей сообщенияTrudy Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putey soobseniya1818-5509Ростовский государственный университет путей сообщения10.46973/1818-5509_2025_4_111trrgups-249Research ArticleПОДВИЖНОЙ СОСТАВ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ, ТЯГА ПОЕЗДОВ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯRAILWAY ROLLING STOCK, TRAIN TRACTION AND ELECTRIFICATIONПовышение эффективности торможения путем усовершенствования конструкции клещевого механизма тормозного устройстваImproving Braking Efficiency by Upgrading the Design of the Clamping Mechanism of the Braking DeviceКоржовС. Н.KorzhovS. N.

Коржов Сергей Николаевич, кафедра «Безопасность жизнедеятельности»,  аспирант

Korzhov Sergey Nikolaevich, Chair «Life Safety», Postgraduate Student

ksn@engcenter.ruПоляковП. А.PolyakovP. A.

Поляков Павел Александрович, кафедра «Механики и конструирования», заведующий кафедрой,  доктор технических наук, доцент

Polyakov Pavel Alexandrovich, Chair «Mechanics and Engineering», Head of the Chair, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor

polyakov.pavel88@mail.ruРостовский государственный университет путей сообщения (РГУПС)РоссияRostov State Transport University (RSTU)Russian FederationНабережночелнинский институт Казанского федерального университетаРоссияNaberezhnye Chelny Institute of Kazan Federal UniversityRussian Federation20252805202604111119Copyright © Коржов С.Н., Поляков П.А., 20262026Коржов С.Н., Поляков П.А.Korzhov S.N., Polyakov P.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sciworks.rgups.ru/jour/article/view/249

Проанализировано взаимодействие рабочих пар тормозного устройства с клещевым механизмом при движении тележки электропоезда на повороте. Возникающий крен колесной пары приводит к образованию локальных контактирующих зон колодки с поверхностями тормозного диска. В результате чего происходит неравномерное взаимодействие в рамках не только одной колесной пары, но и неравномерность в рамках одного тормозного блока. Для устранения данного недостатка была предложена усовершенствованная конструкция клещевого механизма, допускающая поворот колодки в трех плоскостях, что позволяет увеличить площадь контакта рабочих пар. Для корректировки взаимодействующих колодок с поверхностью диска использовался актуатор. Было проведено компьютерное моделирование процесса торможения силовыми устройствами с серийным и усовершенствованным клещевыми механизмами. Применение тормоза с усовершенствованным клещевым механизмом позволило снизить время торможения в 1,28 раза по сравнению с серийным тормозом. Нормальные силы в контакте были снижены в 57,5 раза, что показало увеличение эффективности торможения при прохождении криволинейных участков пути.

The interaction of the working pairs of the braking device with the clamping mechanism during the movement of the electric train trolley on a turn is analyzed. The resulting roll of the wheelset leads to the formation of local contact areas of the pad with the surfaces of the brake disc. As a result, there is uneven interaction within not only one wheelset, but also unevenness within one brake unit. To eliminate this drawback, an improved design of the clamping mechanism has been proposed, allowing the pads to rotate in three planes, which increases the contact area of the working pairs. An actuator was used to adjust the interacting pads with the disc surface. Computer simulation of the braking process by power devices with serial and improved clamping mechanisms was carried out. The use of a brake with an improved clamping mechanism has reduced braking time by 1.28 times compared to the standard brake. The normal forces in contact were reduced by 57.5 times, which showed an increase in braking efficiency when passing curved sections of the track.

тормозное устройствоклещевой механизмкрен колесной парыактуаторколодкатормозной дискbrake deviceclamping mechanismwheelset rollactuatorpadbrake discReferencesЯицков, И. А. Моделирование динамики рычажной передачи тормозной системы в процессе торможения на участке пути, имеющему неровности (на примере пассажирского вагона) / И. А. Яицков, В. В. Косаревский // Вестник Донского государственного технического университета. – 2020. – Т. 20, № 1. – С. 36-41. – DOI 10.23947/1992-5980-2020-20-1-36-41. – EDN XZXASI.Yaitskov, I. A. Modeling the dynamics of the lever transmission of the brake system during braking on a section of the track with unevenness (using a passenger car as an example) / I. A. Yaitskov, V. V. Kosarevsky // Bulletin of the Don State Technical University. - 2020. - Vol. 20, No. 1. - P. 36-41. - DOI 10.23947/1992-5980-2020-20-1-36-41. - EDN XZXASI.Яицков, И. А. Эффективность теплоотвода поверхностей тормозного диска тормозной системы подвижного состава при различных режимах работы вентиляционного аппарата / И. А. Яицков, Е. С. Федотов, А. А. Назаретов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2025. – № 1(97). – С. 219-224. – DOI 10.46973/0201-727X_2025_1_219. – EDN BKEGWH.Yaitskov, I. A. Efficiency of heat removal of brake disc surfaces of the rolling stock braking system under various operating modes of the ventilation apparatus / I. A. Yaitskov, E. S. Fedotov, A. A. Nazaretov // Vestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putey soobshcheniya. - 2025. - No. 1 (97). - P. 219-224. - DOI 10.46973/0201-727X_2025_1_219. - EDN BKEGWH.Яицков, И. А. Методика определения аэродинамических характеристик диффузорных вентиляционных каналов тормозных дисков транспортных средств / И. А. Яицков, Е. С. Федотов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2023. – № 1(89). – С. 257-263. – DOI 10.46973/0201-727X_2023_1_257. – EDN RCETKE.Yaitskov, I. A. Methodology for determining the aerodynamic characteristics of diffuser ventilation ducts of brake discs of vehicles / I. A. Yaitskov, E. S. Fedotov // Vestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putey soobshcheniya. - 2023. - No. 1 (89). - P. 257-263. - DOI 10.46973/0201-727X_2023_1_257. - EDN RCETKE.Влияние направление воздушного потока воздуха на эффективность работы вентиляционного аппарата тормозного диска / И. А. Яицков, Е. С. Федотов, М. В. Стародуб [и др.] // Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство. – 2022. – № 15. – С. 99-103. – DOI 10.26160/2658-3305-2022-15-99-103. – EDN BJEISP.The influence of air flow direction on the efficiency of the brake disc ventilation apparatus / I. A. Yaitskov, E. S. Fedotov, M. V. Starodub [et al.] // Transport, mining and construction engineering: science and production. - 2022. - No. 15. - P. 99-103. - DOI 10.26160/2658-3305-2022-15-99-103. - EDN BJEISP.Яицков, И. А. Повышение эффективности торможения локомотивов: специальность 05.22.07 "Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация": диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Яицков Иван Анатольевич. – Ростов-на-Дону, 2003.– 233 с. – EDN NMKGOJ.Yaitskov, I. A. Increasing the efficiency of locomotive braking: specialty 05.22.07 "Rolling stock of railways, train traction and electrification": dissertation for the degree of candidate of technical sciences / Yaitskov Ivan Anatolyevich. - Rostov-on-Don, 2003. - 233 p. - EDN NMKGOJ.Sun, Y.Q. Mitigating train derailments due to sharp curve and overspeed (2018) Frontiers in Mechanical Engineering. – 2018. – vol. 4. – 12p. DOI: 10.3389/fmech.2018.00008.Sun, Y.Q. Mitigating train derailments due to sharp curve and overspeed (2018) Frontiers in Mechanical Engineering. – 2018. – vol. 4. – 12p. DOI: 10.3389/fmech.2018.00008.Paetsch C.R., Perlman A.B., Jeong D.Y. Dynamic simulation of train derailments (2006) ASME International Mechanical Engineering Congress (Chicago, and Exposition (Chicago,USA) 10р. DOI:10.1115/IMECE2006-14607.Paetsch C.R., Perlman A.B., Jeong D.Y. Dynamic simulation of train derailments (2006) ASME International Mechanical Engineering Congress (Chicago, and Exposition USA) DOI:10.1115/IMECE2006-14607.Rui S., Chenxu L., Lixia S., Zhongkai Z., Dilai C., Gang S. Analysis of wheel wear and wheel-rail dynamic characteristics of highspeed trains under braking conditions (2024) Shock and Vibration, 16p. https://doi.org/10.1155/2024/9618500Rui S., Chenxu L., Lixia S., Zhongkai Z., Dilai C., Gang S. Analysis of wheel wear and wheel-rail dynamic characteristics of highspeed trains under braking conditions (2024) Shock and https://doi.org/10.1155/2024/9618500. Vibration, 16p. https://doi.org/10.1155/2024/9618500Hamdaoui A., Jaddi El H. Effects of the brake shoe friction material on the railway wheel damage (2018) MATEC Web of Conferences, 149 4р.DOI:10.1051/matecconf/201714901090.Hamdaoui A., Jaddi El H. Effects of the brake shoe friction material on the railway wheel damage (2018) MATEC Web of Conferences, 149 4р. DOI:10.1051/matecconf/201714901090.Xuesong J., Xinbiao X., Zefeng W., Jun G., Minhao Z. An investigation into the effect of train curving on wear and contact stresses of wheel and rail (2009) Tribology International, 42, рр. 475-490, DOI:10.1016/j.triboint.2008.08.004.Xuesong J., Xinbiao X., Zefeng W., Jun G., Minhao Z. An investigation into the effect of train curving on wear and contact stresses of wheel and rail (2009) Tribology International, 42, рр. DOI:10.1016/j.triboint.2008.08.004Воробев, А. А. Контактное взаимодействие колеса и рельса (2009) Вестник ИрГТУ №3(39) С. 42-47.Vorobev, A. A. Contact interaction of wheel and rail (2009) IrSTU Bulletin No. 3 (39) P. 42-47.Разработка рациональной конструкции блока дискового тормоза для скоростных грузовых и высокоскоростных пассажирских вагонов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.22.07 / Мошков Алексей Александрович. - Москва, 2014. - 217 с.Development of a rational design of a disc brake block for high-speed freight and highspeed passenger cars: dissertation ... candidate of technical sciences: 05.22.07 / Moshkov Aleksey Aleksandrovich. - Moscow, 2014. - 217 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.