Пути повышения эффективности работы узла охлаждения дисково-колодочных тормозов

Узел охлаждения тормозного диска выполняет роль рассеивания тепловой энергии в окружающую среду. Выполненный анализ источников, посвященных тепловой нагруженности, аккумулируемой на рабочих поверхностях показал увеличение точности прогнозирования температурных полей, напряженно-деформированного состояния и ресурса работы по условиям термической усталости за счет применение тепловых и термоупругих моделей с движущимся источниками тепла. В проанализированных литературных источниках, посвященные конвективному теплообмену от поверхностей вентиляционного аппарата, в основном решается тепловая задача, связанная с потоками воздуха, основные параметры которой изменяются в одной плоскости вентиляционного аппарата, тогда как изменение потоков воздуха в объеме каналов узла охлаждения является не рассматриваемой в процессе исследований. Конструктивные решения, изменяющие форму ребер или сегментов узла охлаждения, увеличивают среднюю скорость потока и теплоотдающую способность от поверхностей ребер, не учитывая режима протекания воздушного потока. На основании проведенного анализа необходимо при построении вентиляционных каналов турбулизовать поток и уменьшать величины слоев воздуха, располагающегося вдоль стенок ребер и нерабочих поверхностей полудисков.

1. Deressa, K. T., Ambie, D. A. Non-Axisymmetric modelling of moving heat source for spatial and temporal investigation of temperature in railway vehicles disc brake (2022) Urban Rail Transit 8, PP. 198–216. https://doi.org/10.1007/s40864-022-00176-9.

2. Deressa, K. T., Ambie, D. A. Non-axisymmetric modeling of a moving heat source for thermal stress and fatigue analysis of railway vehicle disc brakes (2024) Urban Rail Transit 10, PP. 42–64. https://doi.org/10.1007/s40864-023-00207-z

3. Chen, C., Yang, Q., Zhang, H., Zhao, X., Gao, C., Gao, Y. Thermal fatigue life prediction under emergency braking of disc brake based on FEA simulation. (2026) The 9th International Conference on Advances in Construction Machinery and Vehicle Engineering. ICACMVE 2024. Lecture Notes in Mechanical Engineering. PP. 73–83. https://doi.org/10.1007/978-981-96-5527-4_7.

4. Яицков, 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 10.23947/1992-5980-2020-20-136-41. – EDN XZXASI.

5. 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.

6. 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.

7. 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 ипроизводство. – 2022. – № 15. – С. 99-103. – DOI 10.26160/2658-3305-2022-15-99-103. – EDN BJEISP.

8. 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.

9. Haddar, M. B. J., Ghorbel, A., Djemal, F. [et al.] Heat transfer and flow analysis through a new brake disc design: a CFD approach (2025) Int J Interact Des Manuf 19, PP. 42154224. https://doi.org/10.1007/s12008-024-02027-2.

10. Topouris, S., Stamenković D., Olphe-Galliard, M., Popović, V., Tirovic, M. Heat dissipation from stationary passenger car brake discs (2020) Journal of Mechanical Engineering, vol. 66, PP. 15-28. DOI:10.5545/sv-jme.2019.6002.

11. Panelli, M. Thermal fluid dynamics analysis of vented brake disc rotor with ribs turbulators. Conference: International conference: Thermal and Enviromental Issues in Energy Systems, ASME-UIT-ATI, Sorrento, Italy. 2010. 7p. DOI: 10.13140/2.1.3525.7122.

12. Nejat, A., Aslani, M., Mirzakhalili, E., Najian, R. Asl. Heat Transfer Enhancement in Ventilated Brake Disk Using Double Airfoil Vanes. Journal of Thermal Science and Engineering Applications. 2011. vol. 3(4). USA. 10p. DOI: 10.1115/1.4004931.