1. Введение
Тормозной суппорт является ключевым элементом колесной тормозной системы. Функция направляющего штифта суппорта заключается в соединении суппорта с кронштейном, чтобы суппорт мог перемещаться в осевом направлении. При торможении автомобиля суппорт перемещается по направляющему штифту под действием гидравлического давления. , чтобы зажать тормозной диск, чтобы сформировать тормоз, и в то же время, когда педаль отпущена, суппорт можно вернуть, чтобы добиться эффекта отпускания тормоза. Когда автомобиль тормозит на высокой скорости, инерция вращения тормозного диска будет передаваться на направляющий штифт суппорта, поэтому направляющий штифт суппорта должен иметь хорошее сопротивление сдвигу и в то же время обеспечивать отличные шумовые характеристики при торможении. Вышеуказанные технические возможности могут пройти тест или быть измерены CAE-анализом.
2 Объяснение сломанной неисправности направляющего штифта суппорта
Во время 24-испытания канала испытательного автомобиля направляющий штифт левого переднего суппорта сломался во время 467-го цикла. После замены направляющего штифта на 500-м цикле снова произошел перелом. Согласно стандартным требованиям, испытание компонентов тормозной системы должно соответствовать циклу 480 без исключения. Количество циклов поломки переднего направляющего штифта не соответствует требованиям стандарта. Часть излома направляющего штифта является точкой перехода диаметра стержня штифта. Согласно анализу разрушения, разрушение относится к усталостному разрушению под действием сдвигающей силы. Еще одно явление заключается в том, что задний суппорт не имеет отклонений от направляющего штифта после 800 циклов испытаний;
3 Анализ причин поломки направляющего штифта
При обычной конструкции, изготовлении и сборке направляющего штифта усилие сдвига относительно невелико. В то же время направляющий штифт формируется в процессе холодной высадки, а сам продукт обладает высокой устойчивостью к сдвигу. Нормальное состояние не приведет к усталостному разрушению. В реальных дорожных испытаниях ненормального разрушения направляющего штифта не произошло. Чтобы выяснить основную причину ненормального разрушения направляющего штифта, в этой статье проводится исследование с точки зрения проектирования, производства и методов испытаний, а также формулируются меры по улучшению, чтобы избежать подобных сбоев на рынке. вопрос.
3.1 Анализ влияния конструктивных факторов изделия на направляющие штифты
Направляющий штифт соединяет суппорт с кронштейном корпуса суппорта. При торможении суппорт перемещается в сторону тормозного диска под давлением масла. Когда фрикционная пластина соприкасается с тормозным диском, суппорт перемещается по направляющему штифту как по оси. В процессе перемещения это будет затронуто. Сила сдвига в радиальном направлении тормозного диска и сила тяжести в направлении Z, вызванная собственным весом суппорта, объединенная сила двух сил будет оказывать определенное воздействие на направляющий штифт на ухабистых дорогах. Приведет ли сила удара к поломке направляющего штифта, требуется теоретический CAE-анализ. Ввиду этой неисправности был проведен сравнительный CAE-анализ жесткости и прочности переднего и заднего направляющих пальцев: 1) условия ограничений: 1-6 степеней свободы в точке зажима, см. рис. 1;
Рисунок 1 Схематическая диаграмма аналитической нагрузки и связанной нагрузки переднего и заднего направляющих пальцев 2) Условия нагружения: сила радиальной нагрузки на головку направляющего пальца 5000Н; после анализа деформации головок переднего и заднего направляющих пальцев при нагрузке 5000 Н составляют соответственно 0,5 мм и 0,48 мм, напряжение сдвига соответствует допустимому напряжению материала. Был протестирован тот же тип конструкции направляющего штифта, и конструкция направляющего штифта других моделей соответствует структуре неисправной детали. Это показывает, что направляющий штифт не имеет конструктивных дефектов и не вызовет таких проблем, как поломка.
3.2 Анализ влияния условий испытаний на разрушение направляющего пальца
Стенд для испытаний канала 24-автомобиля представляет собой стенд для моделирования дорожного движения, в котором используется метод испытаний с моделированием дорожного движения, и он может воспроизвести 90 процентов дорожных аварий в лаборатории. Этот метод испытаний позволяет быстро проверить наличие конструктивных дефектов в структуре продукта. В настоящее время это также основной способ проверки конструкционных деталей для основных OEM-производителей. Условия испытаний для торможения в этом методе испытаний следующие:
Рис. 2 Результаты анализа деформации и напряжения переднего и заднего направляющих пальцев 1) Давление тормозной жидкости установлено на 20 МПа; 2) Испытательный цикл 480, а количество торможений за цикл 32; 3) Резервуар для хранения испытательной жидкости помещается под суппорт. При экстренном торможении давление масла в трубопроводе обычно составляет 8-10 МПа, а при проверке конструкции деталей давление тормозного масла не превышает 16 МПа. Уставка давления масла в моделирующем дорожном тесте выходит за расчетный диапазон проверки. , деформация тормозного диска и т. д. превышает проектные ожидания, и модель силы направляющего штифта изменяется. Резервуар для жидкости расположен под суппортом, что приводит к тому, что тормозная жидкость поршня суппорта будет течь обратно после того, как тормоз будет нажат и отпущен, и поршень суппорта отступит без предварительного давления. В стабильном состоянии легко вызвать изменение усилия направляющего штифта суппорта, и в то же время во время испытания на суппорте возникает металлический стук, а стук возникает через 3 с после торможения. На ней видно, что после торможения масляная жидкость возвращается в бачок хранения жидкости, зазор между диском и зазор между поршнем и пластиной увеличивается, а суппорт работает в непроектном состоянии, что приводит к увеличению усилие сдвига направляющего штифта.
3.3 Анализ влияния конструкции переднего и заднего суппорта на излом направляющего пальца
Направляющие штифты, которые сломались в тесте, были у всех передних суппортов, а структура и размер направляющих штифтов задних суппортов были аналогичны таковым у передних суппортов, но поломок не было. Существуют различия в весе и конструкции передних и задних суппортов. Передние суппорта на 2 кг тяжелее задних. В то же время задние суппорты интегрируют парковочный механизм. Зазор составляет всего 0,55 мм. Чтобы проверить, будут ли зазор и вес оказывать негативное влияние на направляющий штифт в условиях испытаний, в этой статье проводится CAE-анализ направляющего штифта при различных зазорах. 1) Цель анализа: разность усилий направляющего пальца при исходном положении переднего и заднего тормозных суппортов и максимальном втягивании поршня суппорта; 2) Ограничения: ограничение монтажного кронштейна суппорта. 3) Нагрузка: 30 г веса, ускоряющего массу, нагруженного в центре тяжести тормозного суппорта.
Рис. 3 Схематический анализ силового анализа нагрузки и ограничивающей нагрузки направляющего пальца. Результаты анализа показывают, что напряжение переднего направляющего пальца при вышеуказанных условиях составляет 184,72 МПа и 209,932 МПа, что указывает на увеличение величины втягивания поршня суппорта. повлияет на напряженное состояние направляющего штифта. В то же время напряжения задних направляющих пальцев в вышеуказанных условиях составляют 107,796 МПа и 108,960 МПа соответственно, что сильно отличается от передних направляющих пальцев, что также подтверждает, почему задние направляющие пальцы суппорта не вышли из строя.
Рис. 4 Напряженное состояние направляющего пальца в исходном положении переднего суппорта
Рис. 5 Напряженное состояние нижнего направляющего пальца, когда поршень переднего суппорта втягивается на 4,4 мм.
Рис. 6 Напряженное состояние нижнего направляющего пальца при втягивании поршня заднего суппорта 0.55 мм
Рис. 7 Напряженное состояние нижнего направляющего штифта при отступлении заднего суппорта 0.55 мм
4 Анализ риска поломки направляющего штифта
Необоснованный метод испытаний привел к аномальному разрушению направляющего штифта. Будет ли он существовать в реальных рабочих условиях? Согласно статистике OEM-производителя, 98% замедления при торможении автомобиля составляет менее 0,3g, а максимальное тормозное усилие этой модели в экстремальных условиях эксплуатации составляет 1g. Для достижения давления 20 МПа требуется усилие на педаль 1000 Н, и водитель не может на нее наступить. Следовательно, несмотря на то, что поломка направляющего штифта произошла на моделирующей платформе, в действительности такое рабочее состояние не возникнет, и риск чрезвычайно низок. В то же время транспортное средство прошло трехмесячные испытания на прочность конструкции на полигоне, и сообщений о ненормальных направляющих штифтах не поступало, что свидетельствует о том, что продукт соответствует требованиям с точки зрения конструкции и контроля качества.
5. Вывод
Тормозные суппорты являются компонентами безопасности, дизайн продукта и проверка очень важны. В этой статье конструкция продукта реорганизована путем устранения неисправностей, связанных с разрушением, и определена надежность конструкции продукта. В то же время необоснованная часть метода испытаний также улучшена. Например, тестовое давление масла устанавливается на максимальное давление блокировки, которое соответствует фактическим наихудшим условиям работы, а бак для хранения жидкости размещается на суппорте, что обеспечит проверку. Разумность делает результаты проверки более обоснованными.