Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, в якій на підставі результатів теоретичних і експериментальних досліджень отримано нове вирішення актуальної наукової задачі, що полягає у визначенні залежності коефіцієнта зчеплення, що реалізується в специфічних шахтних умовах, від параметрів створюваного пульсуючого гальмового моменту, який залежить від кутової координати осі колісної пари, шляхом математичного моделювання процесу гальмування шахтного локомотива для обґрунтування та розробки методики вибору раціональних параметрів дискового гальма, що сприяє підвищенню ефективності та безпеки гальмування, збільшенню маси і швидкості шахтних поїздів. Основні наукові результати, висновки та рекомендації. 1. Огляд і аналіз сучасних літературних джерел показує, що специфічні умови, які характеризують рух шахтних локомотивів, не дозволяють повною мірою використовувати їх технічно передбачені швидкості через обмежені можливості гальмових засобів. Дослідження з визначення залежності коефіцієнта зчеплення від відносного ковзання колеса по рейці проводилися для режиму тяги і без урахування особливостей процесу взаємодії колеса з рейкою за наявності проміжного середовища. Тепловий режим дискового гальма шахтного локомотива, особливо з урахуванням реальних умов роботи, в даний час вивчений недостатньо. 2. Обґрунтовано і складено розрахункові схеми шахтного локомотива з варіантами установлення дискового гальма на осі колісної пари і на валу двигуна. Розроблена й апробована математична модель гальмування шахтного локомотива дисковим гальмом, що дозволяє визначити динамічні навантаження в ланках КМБ, розрахувати гальмовий шлях і час гальмування, встановити критичне значення гальмового моменту, при якому під час гальмування відбувається зрив зчеплення. Максимальна розбіжність розрахункових і експериментальних значень становить: для довжини гальмового шляху і часу гальмування близько 10%; для сили гальмування в зчіпці не більше 21%. 3. Обґрунтовано вплив проміжного середовища на характеристики зчеплення колеса з рейкою при негативному відносному ковзанні шляхом математичного моделювання процесу кочення сталевого колеса по рейці. Показано, що для того, щоб відношення збільшення відносної піднімальної сили проміжного середовища до збільшення відносної сили в’язкого опору в порівнянні зі значеннями цих величин при вільному коченні не перевищувало одиниці, необхідно обмежувати абсолютне значення відносного ковзання величиною 8,5%. 4. На основі обробки й апроксимації експериментальних даних отримані нелінійні залежності коефіцієнта зчеплення від відносного ковзання в режимі гальмування шахтного локомотива для різних станів рейкової колії, в яких значення коефіцієнта зчеплення відрізняються від експериментальних даних не більше ніж на 10% з достовірністю 0,95. Залежності абсолютної величини коефіцієнта зчеплення від абсолютної величини відносного ковзання, що відповідають різним станам рейкової колії, мають максимум при абсолютній величині відносного ковзання від 2,1% до 8,5%. 5. Отримано аналітичний розв’язок задачі про знаходження температурного поля, що виникає в гальмовому диску та фрикційних накладках дискового гальма шахтного локомотива, як функції часу і координат при виконанні накладок у вигляді кільцевого сектора. Максимальна розбіжність розрахункових і експериментальних значень для температури на поверхні гальмового диска становить близько 11%. Показано, що максимальна температура на поверхні тертя диска, яка досягається наприкінці гальмування, стабілізується, починаючи з третього циклу, що включає в себе гальмування до повної зупинки і розгін. 6. Експериментально встановлено, що залежності коефіцієнта тертя фрикційної пари дискового гальма шахтного локомотива від температури при високій відносній вологості, яка сприяє зменшенню температури нагрівання і коефіцієнта тертя, та різних кутових швидкостях мають параболічний характер. Кварцовий пил спочатку викликає підвищення температури нагрівання диска, а потім зниження; на малих швидкостях спочатку сприяє збільшенню коефіцієнта тертя фрикційної пари, а потім зменшенню; на великих швидкостях призводить до зменшення коефіцієнта тертя фрикційної пари. Вугільний пил викликає зменшення температури нагрівання диска і коефіцієнта тертя фрикційної пари. Отримані залежності враховано при визначенні геометричних розмірів гальмового диска і накладок колодок. 7. Установлено, що шлях, який проходить локомотив під час гальмування, при пульсуючому гальмовому моменті, створюваному на осі колісної пари, буде менший, ніж при постійному гальмовому моменті. Найбільший ефект від застосування пульсуючого гальмового моменту досягається, якщо амплітуда коливань становить 10...15% від середнього значення моменту гальмування, а число їх періодів за один оберт колісної пари знаходиться в межах від 35 до 55. 8. Показано, що при використанні дискового гальма з багатосекторним диском із двох матеріалів, що чергуються, та фрикційними накладками гальмових колодок у вигляді кільцевого сектора відношення різниці коефіцієнтів тертя для двох пар матеріалів диска і фрикційних накладок до їх суми повинне бути від 0,1 до 0,15. Для шахтного локомотива Е10 обґрунтовано та вибрано раціональні параметри дискового гальма з однорідним і багатосекторним гальмовими дисками. 9. Отримані результати теоретичних і експериментальних досліджень використані при розробці методик вибору раціональних параметрів дискового гальма шахтного локомотива та визначення динамічних і кінематичних характеристик привода шахтного локомотива при гальмуванні дисковим гальмом із багатосекторним диском, впроваджених в ЕНДІ ДП НВК «Електровозобудування» (м. Дніпропетровськ) і в навчальний процес НГУ. 10. Шахтні випробування експериментального зразка шахтного локомотива Е10, обладнаного дисковим гальмом із багатосекторним диском, розробленим НГУ та виготовленим ВО «Луганськтепловоз», показали, що за інших рівних умов його гальмовий шлях на 8...15% коротший, ніж гальмовий шлях локомотива К10, обладнаного колісно-колодковим гальмом. Очікуваний річний економічний ефект від використання на електровозі Е10 двох дискових гальм із багатосекторними дисками в умовах шахти «Самарська» ДХК «Павлоградвугілля» у цінах 2003 р. становить 73000 грн. Основні положення дисертації опубліковані в роботах: 1. Сердюк А.А., Моня А.Г. Разработка математической модели торможения шахтного локомотива дисковым тормозом // Гірнича електромеханіка та автоматика: Наук.-техн. зб. - Дніпропетровськ: НГУ, 2002. - Вип. 69. - С. 127–132. 2. Процив В.В., Моня А.Г. Экспериментальное определение характеристик сцепления шахтного локомотива в режиме торможения // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. пр. / Ін-т геотехнічної механіки НАН України. - Дніпропетровськ, 2002. - Вип. 40. - С. 231-236. 3. Сердюк А.А., Моня А.Г. О качении колеса по рельсу с отрицательным относительным скольжением при наличии промежуточной среды // Науковий вісник Національного гірничого університету. – 2003. - №2. - С. 59-62. 4. Моня А.Г. Тепловой режим дискового тормоза шахтного локомотива // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2003. - №4. - С. 99-102. 5. Сердюк А.А., Моня А.Г. Температурные и фрикционные характеристики дискового тормоза в условиях повышенного содержания пыли и влаги // Сб. научн. тр. Национального горного университета. – Днепропетровск: РИК НГУ, 2003. – Т. 2, №17. – С. 246–250. 6. Моня А.Г. Выбор рациональных параметров дискового тормоза шахтного локомотива с многосекторным тормозным диском // Гірнича електромеханіка та автоматика: Наук.-техн. зб. - Дніпропетровськ: НГУ, 2003. - Вип. 71. - С. 75–82. 7. Сердюк А.А., Моня А.Г. Торможение шахтного локомотива дисковым тормозом с многосекторным диском // Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: МГГУ, 2004. - С. 241-246. 8. Патент № 65932 А. Україна. МПК 7 F16D55/00, F16D55/02. Гальмо дискове / Сердюк А.О., Моня А.Г., Нагорна В.Г. Заявл. 03.07.03; Опубл. 15.04.04, Бюл. №4. - 6 с. 9. Моня А.Г. Нагрев дискового тормоза шахтного локомотива при торможении // Тез. допов. міжнар. наук.-метод. конф. «Проблеми галузевого машинобудування та підготовки фахівців вищої кваліфікації». – Дніпропетровськ: НГУ, 2003. – С. 26. 10. Сердюк А.А., Моня А.Г. Влияние промежуточной среды на коэффициент сцепления при качении колеса по рельсу с отрицательным относительным скольжением // Тез. допов. міжнар. наук.-метод. конф. «Проблеми галузевого машинобудування та підготовки фахівців вищої кваліфікації». – Дніпропетровськ: НГУ, 2003. – С. 29. 11. Моня А.Г. Аппроксимация экспериментальных данных характеристик сцепления шахтного локомотива в режиме торможения // Тез. допов. міжнар. наук.-техн. конф. «Проблеми механіки гірничо-металургійного комплексу». – Дніпропетровськ: НГУ, 2004. – С. 81–83. Особистий внесок автора в роботи, що опубліковані у співавторстві: [1] – складення розрахункової схеми, розробка і чисельне розв’язання математичної моделі; [2] – участь у проведенні експерименту, апроксимація експериментальних даних, висновки; [3] – складення розрахункової схеми, аналітичне розв’язання задачі про рух проміжного середовища між колесом і рейкою, чисельні розрахунки, висновки; [5] – участь у підготовці та проведенні експерименту, аналіз результатів, висновки; [7] – математичне моделювання процесу гальмування, аналіз результатів, висновки; [8] – запропоновано формулу винаходу; [10] – вивід аналітичних залежностей піднімальної сили і сили в’язкого опору від відносного ковзання, чисельні розрахунки, аналіз результатів. | 