1. Introducere
Etrierul de frână este o componentă cheie a sistemului de frânare a roților. Funcția știftului de ghidare a etrierului este de a conecta etrierul cu suportul, astfel încât etrierul să se poată mișca axial. Când vehiculul frânează, etrierul se deplasează de-a lungul știftului de ghidare sub acțiunea presiunii hidraulice. , pentru a fixa discul de frână pentru a forma o frână și, în același timp, când pedala este eliberată, etrierul poate fi returnat pentru a obține efectul de eliberare a frânei. Când vehiculul frânează la viteză mare, inerția de rotație a discului de frână va fi transmisă știftului de ghidare al etrierului, astfel încât știftul de ghidare al etrierului trebuie să aibă o rezistență bună la forfecare și, în același timp, să asigure o performanță excelentă a zgomotului în timpul frânării. Capacitățile tehnice de mai sus pot trece testul sau măsurate prin analiza CAE.
2 Explicația defecțiunii sparte a știftului de ghidare al etrierului
În timpul testului de 24-canal al vehiculului de testare, știftul de ghidare al etrierului din stânga față s-a fracturat în timpul celui de-al 467-lea ciclu. După ce știftul de ghidare a fost înlocuit, fractura a apărut din nou la ciclul 500. În conformitate cu cerințele standard, testul componentelor sistemului de frânare are nevoie de îndeplinirea ciclului 480 fără excepție. Numărul de cicluri întrerupte ale știftului de ghidare frontal nu îndeplinește cerințele standard. Partea de rupere a știftului de ghidare este punctul de tranziție al diametrului arborelui bolțului. Conform analizei fracturii, fractura aparține fracturii de oboseală sub acțiunea forței tăietoare. Un alt fenomen este că etrierul din spate nu are nicio anomalie la știftul de ghidare după 800 de teste de ciclu;
3 Analiza cauzei ruperii pinului de ghidare
În starea convențională de proiectare, fabricare și asamblare a știftului de ghidare, forța de forfecare este relativ mică. În același timp, știftul de ghidare este format prin procesul de îndreptare la rece, iar produsul în sine are o rezistență puternică la forfecare. Starea normală nu se va fractura prin oboseală. Ruperea anormală a știftului de ghidare nu a avut loc la testul rutier propriu-zis. Pentru a afla cauza principală a fracturii anormale a știftului de ghidare, această lucrare efectuează cercetări din perspectiva metodelor de proiectare, fabricație și testare și formulează măsuri de îmbunătățire pentru a evita eșecurile similare de pe piață. întrebare.
3.1 Analiza influenței factorilor de proiectare a produsului asupra știfturilor de ghidare
Știftul de ghidare conectează etrierul cu suportul corpului etrierului. La frânare, etrierul se deplasează în lateralul discului de frână sub împingerea uleiului. Când placa de frecare intră în contact cu discul de frână, etrierul se deplasează de-a lungul știftului de ghidare ca axă. În timpul procesului de mutare, acesta va fi afectat. Forța de forfecare de-a lungul direcției radiale a discului de frână și gravitația în direcția Z adusă de greutatea proprie a etrierului, forța combinată a celor două forțe va provoca un anumit impact asupra știftului de ghidare pe drumurile accidentate. Dacă forța de impact va determina ruperea știftului de ghidare necesită o analiză CAE teoretică. Având în vedere această defecțiune, a fost efectuată o analiză comparativă CAE a rigidității și rezistenței bolțurilor de ghidare din față și din spate: 1) Condiții de constrângere: 1-6 grade de libertate la punctul de strângere, vezi Figura 1;
Figura 1 Schema de sarcină analitică și încărcare de constrângere a bolțurilor de ghidare din față și din spate 2) Condiții de încărcare: forța de încărcare radială pe capul bolțului de ghidare este de 5000N; după analiză, deformațiile capului știfturilor de ghidare din față și din spate atunci când sarcina este de 5000N sunt, respectiv, de 0,5 mm și respectiv 0,48 mm, efortul de forfecare îndeplinește efortul admisibil al materialului. A fost testat același tip de structură a știftului de ghidare, iar designul știftului de ghidare al altor modele este în concordanță cu structura piesei defecte. Arată că știftul de ghidare nu are nici un defect de proiectare și nu va cauza probleme precum ruptura.
3.2 Analiza influenței condițiilor de încercare asupra ruperii bolțului de ghidare
Bancul de testare a canalului 24-vehiculului este un banc de testare pentru simularea drumului, care adoptă metoda de testare a simularii drumului și poate reproduce 90% din defecțiunile rutiere în laborator. Această metodă de testare poate testa rapid dacă există defecte de proiectare în structura produsului. În prezent, este, de asemenea, principala modalitate prin care producătorii de echipamente originale de fabricație pot verifica piesele structurale. Condițiile de încercare pentru frânare în această metodă de încercare sunt:
Fig. 2 Rezultatele analizei de deformare și tensiuni ale bolțurilor de ghidare față și spate 1) Presiunea uleiului de frână este setată la 20Mpa; 2) Ciclul de testare este de 480, iar numărul de frâne pe ciclu este de 32; 3) Rezervorul de stocare a lichidului de testare este plasat sub etrier. În timpul frânării de urgență, presiunea uleiului din conductă este în general de 8-10MPa, iar presiunea uleiului de frână nu depășește 16MPa în timpul verificării proiectării pieselor. Setarea presiunii uleiului din testul de simulare a drumului depășește intervalul de verificare a proiectării. , deformarea discului de frână etc. depășește așteptările de proiectare, iar modelul de forță al știftului de ghidare se modifică. Rezervorul de stocare a lichidului este plasat sub etrier, ceea ce va face ca lichidul de frână al pistonului etrierului să curgă înapoi după ce frâna este presurizată și eliberată, iar pistonul etrierului se va retrage fără prepresiune. Într-o stare stabilă, este ușor să provocați schimbarea forței știftului de ghidare al etrierului și, în același timp, la etrier este generat un sunet de ciocănit metalic în timpul testului, iar sunetul de ciocănire este generat la 3 secunde după frânare. Arată că, după frânare, lichidul de ulei revine în rezervorul de stocare a lichidului, spațiul dintre disc și spațiul dintre piston și placă crește, iar etrierul a funcționat într-o stare neproiectată, rezultând o creștere a forța tăietoare a bolțului de ghidare.
3.3 Analiza influenței structurii etrierului din față și din spate asupra ruperii bolțului de ghidare
Știfturile de ghidare care s-au rupt la test au fost toate etrierele din față, iar structura și dimensiunea știfturilor de ghidare ale etrierelor din spate erau similare cu cele ale etrierelor din față, dar nu a existat nicio defecțiune. Există diferențe în ceea ce privește greutatea și structura etrierelor față și spate. Etrierele din față sunt cu 2 kg mai grele decât etrierele din spate. Totodată, etrierele din spate integrează mecanismul de parcare. Distanța este de numai 0,55 mm. Pentru a verifica dacă distanța și greutatea vor avea un efect negativ asupra știftului de ghidare în condițiile de testare, această lucrare realizează o analiză CAE asupra știftului de ghidare sub diferite goluri. 1) Scopul analizei: diferența de forță a știftului de ghidare sub poziția inițială a etrierelor de frână față și spate și retragerea maximă a pistonului etrierului; 2) Condiții de constrângere: restricționați suportul de montare a etrierului 3) Sarcina de încărcare: masa de accelerare a greutății de 30 g este încărcată la centrul de greutate al etrierului de frână.
Fig. 3 Analiza schematică a sarcinii de analiză a forței și a încărcării cu constrângere a bolțului de ghidare Rezultatele analizei arată că solicitarea bolțului de ghidare frontal în condițiile de mai sus este de 184,72 MPa și 209,932 MPa, indicând că creșterea cantității de retragere a pistonului etrierului va afecta starea de tensiune a bolțului de ghidare. În același timp, tensiunile știfturilor de ghidare din spate în condițiile de mai sus sunt de 107,796MPa și respectiv 108,960MPa, care sunt destul de diferite de știfturile de ghidare din față, ceea ce verifică și de ce știfturile de ghidare ale etrierului din spate nu au defectat.
Figura 4 Starea de tensiune a știftului de ghidare în poziția inițială a etrierului frontal
Figura 5 Starea de tensiune a bolțului de ghidare inferior când pistonul etrierului din față se retrage cu 4,4 mm
Figura 6 Starea de tensiune a bolțului de ghidare inferior atunci când pistonul etrierului din spate se retrage 0.55 mm
Figura 7 Starea de tensiune a știftului de ghidare inferior atunci când etrierul din spate se retrage 0.55 mm
4 Analiza riscului de rupere a pinului de ghidare
Metoda de testare nerezonabilă a dus la ruperea anormală a știftului de ghidare. Va exista în condiții reale de muncă? Conform statisticilor unui OEM, 98% din decelerația de frânare a vehiculului este sub 0,3g, iar puterea maximă de frânare a acestui model în condiții extreme de lucru este de 1g. Pentru a obține o presiune de 20Mpa, este necesară o forță a pedalei de 1000N, iar șoferul nu poate călca pe ea. Prin urmare, deși defectul de rupere a știftului de ghidare a apărut pe platforma de simulare, această condiție de lucru nu va apărea în realitate, iar riscul este extrem de scăzut. În același timp, vehiculul a fost supus unui test de durabilitate structurală de trei luni la terenul de probă și nu există niciun raport de știfturi de ghidare anormale, care să indice că produsul îndeplinește cerințele în ceea ce privește designul și controlul calității.
5. Concluzie
Etrierele de frână sunt componente de siguranță, proiectarea și verificarea produsului sunt foarte importante. În această lucrare, proiectarea produsului este reorganizată prin depanarea defecțiunilor de fractură și este determinată fiabilitatea proiectării produsului. În același timp, partea nerezonabilă a metodei de testare este, de asemenea, îmbunătățită. De exemplu, presiunea uleiului de testare este setată la presiunea maximă de blocare, care este în concordanță cu cea mai proastă stare de lucru reală, iar rezervorul de stocare a lichidului este plasat pe etrier, ceea ce va asigura verificarea. Rezonabilitatea face ca rezultatele verificării să fie mai rezonabile.