1. Wstęp
Zacisk hamulca jest kluczowym elementem układu hamulcowego koła. Zadaniem trzpienia prowadzącego zacisku jest połączenie zacisku ze wspornikiem, dzięki czemu zacisk może poruszać się osiowo. Podczas hamowania pojazdu zacisk porusza się wzdłuż sworznia prowadzącego pod wpływem ciśnienia hydraulicznego. , aby zacisnąć tarczę hamulcową w celu utworzenia hamulca, a jednocześnie po zwolnieniu pedału można cofnąć zacisk, aby uzyskać efekt zwolnienia hamulca. Gdy pojazd hamuje z dużą prędkością, bezwładność obrotowa tarczy hamulcowej zostanie przeniesiona na sworzeń prowadzący zacisku, więc sworzeń prowadzący zacisku musi mieć dobrą odporność na ścinanie, a jednocześnie zapewniać doskonałą głośność podczas hamowania. Powyższe możliwości techniczne mogą zdać egzamin lub zmierzyć za pomocą analizy CAE.
2 Wyjaśnienie pękniętej usterki trzpienia prowadzącego zacisku
Podczas testu 24-kanałowego pojazdu testowego sworzeń prowadzący lewego przedniego zacisku pękł podczas 467. cyklu. Po wymianie trzpienia prowadzącego pęknięcie wystąpiło ponownie przy 500. cyklu. Zgodnie ze standardowymi wymaganiami, test elementów układu hamulcowego wymaga spełnienia cyklu 480 bez wyjątku. Liczba zerwanych cykli przedniego sworznia prowadzącego nie spełnia wymagań normy. Część pęknięta kołka prowadzącego jest punktem przejścia średnicy wałka sworznia. Zgodnie z analizą pęknięć, pęknięcie należy do pęknięć zmęczeniowych pod działaniem siły ścinającej. Innym zjawiskiem jest to, że tylny zacisk nie wykazuje nieprawidłowości na sworzniu prowadzącym po 800 testach cykli;
3 Analiza przyczyn pęknięcia sworznia prowadzącego
Przy konwencjonalnej konstrukcji, produkcji i stanie montażu kołka prowadzącego siła ścinająca jest stosunkowo mała. Jednocześnie kołek prowadzący jest formowany w procesie kucia na zimno, a sam produkt ma dużą odporność na ścinanie. Stan normalny nie spowoduje zmęczenia złamania. Nieprawidłowe pęknięcie trzpienia prowadzącego nie wystąpiło podczas rzeczywistego testu drogowego. W celu poznania pierwotnej przyczyny nieprawidłowego pękania trzpienia prowadzącego w niniejszym artykule przeprowadzono badania z perspektywy projektowania, wytwarzania i metod testowania oraz sformułowano działania usprawniające w celu uniknięcia podobnych awarii na rynku. pytanie.
3.1 Analiza wpływu czynników konstrukcyjnych produktu na sworznie prowadzące
Kołek prowadzący łączy zacisk ze wspornikiem korpusu zacisku. Podczas hamowania zacisk przesuwa się na bok tarczy hamulcowej pod naciskiem oleju. Gdy tarcza cierna styka się z tarczą hamulcową, zacisk przesuwa się wzdłuż sworznia prowadzącego jako oś. Podczas procesu przenoszenia zostanie to naruszone. Siła ścinająca wzdłuż promieniowego kierunku tarczy hamulcowej i grawitacja w kierunku Z spowodowana ciężarem własnym zacisku, połączona siła tych dwóch sił spowoduje pewne uderzenie w sworzeń prowadzący na wyboistych drogach. To, czy siła uderzenia spowoduje złamanie kołka prowadzącego, wymaga teoretycznej analizy CAE. W związku z tym błędem przeprowadzono analizę porównawczą CAE sztywności i wytrzymałości przedniego i tylnego sworznia prowadzącego: 1) Warunki ograniczające: 1-6 stopni swobody w punkcie mocowania, patrz rysunek 1;
Rysunek 1 Schematyczny wykres obciążenia analitycznego i obciążenia ograniczającego przedniego i tylnego kołka prowadzącego 2) Warunki obciążenia: promieniowa siła obciążenia na główkę kołka prowadzącego wynosi 5000N; po analizie odkształcenia główki sworznia prowadzącego przedniego i tylnego przy obciążeniu 5000N wynoszą odpowiednio 0,5mm i 0,48mm, naprężenie ścinające odpowiada naprężeniu dopuszczalnemu materiału. Przetestowano ten sam typ konstrukcji kołka prowadzącego, a konstrukcja kołka prowadzącego w innych modelach jest zgodna ze strukturą wadliwej części. Pokazuje, że kołek prowadzący nie ma wad konstrukcyjnych i nie spowoduje problemów, takich jak pęknięcie.
3.2 Analiza wpływu warunków badania na pękanie sworznia prowadzącego
Stanowisko do testowania kanałów 24-pojazdów to stanowisko do symulacji dróg, które wykorzystuje metodę testową symulacji dróg i może odtworzyć 90 procent awarii drogowych w laboratorium. Ta metoda testowa może szybko sprawdzić, czy w strukturze produktu występują wady konstrukcyjne. Obecnie jest to również główny sposób weryfikacji części konstrukcyjnych przez głównych producentów OEM. Warunki badania hamowania w ramach tej metody badawczej są następujące:
Rys. 2 Wyniki analizy odkształceń i naprężeń przedniego i tylnego sworznia prowadzącego 1) Ciśnienie oleju hamulcowego ustawione na 20Mpa; 2) cykl testowy wynosi 480, a liczba hamowań na cykl wynosi 32; 3) Zbiornik płynu testowego jest umieszczony pod zaciskiem. Podczas hamowania awaryjnego ciśnienie oleju w rurociągu wynosi na ogół 8-10 MPa, a ciśnienie oleju hamulcowego nie przekracza 16 MPa podczas weryfikacji konstrukcji części. Ustawienie ciśnienia oleju w teście symulacji drogowej przekracza zakres weryfikacji konstrukcji. , odkształcenie tarczy hamulcowej itp. przekracza oczekiwania projektowe i zmienia się model siły sworznia prowadzącego. Zbiornik płynu jest umieszczony pod zaciskiem, co spowoduje cofnięcie się płynu hamulcowego z tłoka zacisku po zwiększeniu ciśnienia i zwolnieniu hamulca, a tłok zacisku cofnie się bez wstępnego ciśnienia. W stanie stabilnym łatwo jest spowodować zmianę siły trzpienia prowadzącego zacisku, a jednocześnie w trakcie badania generowany jest metaliczny stukanie w zacisku, a po 3 s od hamowania. Pokazuje on, że po hamowaniu płyn wraca do zbiornika płynu, zwiększa się szczelina między tarczą a tłokiem a płytką, a zacisk pracuje w stanie niekonstrukcyjnym, co skutkuje wzrostem siła ścinająca kołka prowadzącego.
3.3 Analiza wpływu konstrukcji przedniego i tylnego zacisku na pękanie trzpienia prowadzącego
Wszystkie trzpienie prowadzące, które pękły w teście, były przednimi zaciskami, a budowa i rozmiar trzpieni prowadzących tylnych zacisków były podobne do tych w przednich zaciskach, ale nie doszło do awarii. Istnieją różnice w masie i konstrukcji przednich i tylnych zacisków. Przednie zaciski są o 2 kg cięższe od tylnych. Jednocześnie tylne zaciski integrują mechanizm parkowania. Różnica wynosi tylko 0,55 mm. W celu sprawdzenia, czy szczelina i ciężar będą miały negatywny wpływ na trzpień prowadzący w warunkach testowych, w niniejszej pracy przeprowadzono analizę CAE trzpienia prowadzącego w różnych szczelinach. 1) Cel analizy: różnica sił trzpienia prowadzącego pod położeniem początkowym zacisków hamulca przedniego i tylnego oraz maksymalne cofnięcie tłoczka zacisku; 2) Warunki ograniczające: ogranicz wspornik montażowy zacisku. 3) Obciążenie: 30 g masy przyspieszającej jest obciążone w środku ciężkości zacisku hamulca.
Rys. 3 Schematyczna analiza siłowa analizy obciążenia i obciążenia sworznia prowadzącego Wyniki analizy wskazują, że naprężenia przedniego sworznia prowadzącego w powyższych warunkach wynoszą 184,72 MPa i 209,932 MPa, co wskazuje, że wzrost wielkości cofania tłoczka zacisku wpłynie na stan naprężenia sworznia prowadzącego. Jednocześnie naprężenia tylnych sworzni prowadzących w powyższych warunkach wynoszą odpowiednio 107,796 MPa i 108,960 MPa, co znacznie różni się od przednich sworzni prowadzących, co również weryfikuje, dlaczego sworznie prowadzące tylnego zacisku nie uległy uszkodzeniu.
Rysunek 4 Stan naprężenia sworznia prowadzącego w położeniu początkowym przedniego zacisku
Rysunek 5 Stan naprężenia dolnego sworznia prowadzącego, gdy tłok przedniego zacisku cofa się o 4,4 mm
Rysunek 6 Stan naprężenia dolnego sworznia prowadzącego, gdy tłoczek tylnego zacisku cofa się 0,55 mm
Rysunek 7 Stan naprężenia dolnego sworznia prowadzącego, gdy tylny zacisk cofa się 0,55 mm
4 Analiza ryzyka złamania sworznia prowadzącego
Nierozsądna metoda testowa doprowadziła do nieprawidłowego złamania sworznia prowadzącego. Czy będzie istnieć w rzeczywistych warunkach pracy? Według statystyk producenta OEM, 98 procent opóźnienia hamowania pojazdu wynosi poniżej 0,3 g, a maksymalna siła hamowania tego modelu w ekstremalnych warunkach pracy wynosi 1 g. Aby osiągnąć ciśnienie 20 MPa, potrzebna jest siła nacisku na pedał 1000 N, a kierowca nie może na niego nadepnąć. W związku z tym, chociaż na platformie symulacyjnej wystąpiła usterka pęknięcia sworznia prowadzącego, takie warunki pracy nie wystąpią w rzeczywistości, a ryzyko jest bardzo niskie. Jednocześnie pojazd przeszedł trzymiesięczny test wytrzymałości konstrukcji na poligonie i nie ma doniesień o nieprawidłowych sworzniach prowadzących, co wskazuje, że produkt spełnia wymagania pod względem konstrukcyjnym i kontroli jakości.
5. Wniosek
Zaciski hamulcowe to elementy zabezpieczające, dlatego projekt i weryfikacja produktu są bardzo ważne. W tym artykule projekt produktu został zreorganizowany poprzez rozwiązywanie problemów z pęknięciami i określono niezawodność projektu produktu. Jednocześnie udoskonalono również nieuzasadnioną część metody badawczej. Na przykład ciśnienie oleju testowego jest ustawione na maksymalne ciśnienie blokady, które jest zgodne z faktycznymi najgorszymi warunkami pracy, a zbiornik płynu jest umieszczony na zacisku, co zapewni weryfikację. Rozsądność sprawia, że wyniki weryfikacji są bardziej uzasadnione.