1. Úvod
Brzdový strmeň je kľúčovou súčasťou brzdového systému kolesa. Funkciou vodiaceho čapu strmeňa je spojiť strmeň s konzolou tak, aby sa strmeň mohol axiálne pohybovať. Pri brzdení vozidla sa strmeň pôsobením hydraulického tlaku pohybuje po vodiacom čape. , na upnutie brzdového kotúča na vytvorenie brzdy a zároveň pri uvoľnení pedálu možno strmeň vrátiť späť, aby sa dosiahol účinok uvoľnenia brzdy. Keď vozidlo brzdí vysokou rýchlosťou, rotačná zotrvačnosť brzdového kotúča sa prenesie na vodiaci kolík strmeňa, takže vodiaci kolík strmeňa musí mať dobrú odolnosť proti šmyku a zároveň zabezpečiť vynikajúci hlukový výkon pri brzdení. Vyššie uvedené technické schopnosti môžu prejsť testom alebo merané analýzou CAE.
2 Vysvetlenie zlomenej poruchy vodiaceho čapu strmeňa
Počas 24-testu kanála testovacieho vozidla sa počas 467. cyklu zlomil vodiaci kolík ľavého predného strmeňa. Po výmene vodiaceho čapu došlo opäť k zlomenine pri 500. cykle. Podľa štandardných požiadaviek si skúška komponentov brzdového systému vyžaduje bez výnimky splniť cyklus 480. Počet prerušených cyklov predného vodiaceho čapu nespĺňa štandardné požiadavky. Lomová časť vodiaceho čapu je prechodovým bodom priemeru drieku čapu. Podľa lomového rozboru patrí lom medzi únavové lomy pri pôsobení šmykovej sily. Ďalším javom je, že zadný strmeň nemá žiadnu abnormalitu na vodiacom kolíku po testoch 800 cyklov;
3 Analýza príčin zlomenia vodiaceho kolíka
Pri konvenčnom konštrukčnom, výrobnom a montážnom stave vodiaceho čapu je šmyková sila relatívne malá. Súčasne je vodiaci kolík vytvorený procesom hlavičky za studena a samotný výrobok má silnú šmykovú odolnosť. Normálny stav nespôsobí únavovú zlomeninu. Abnormálne zlyhanie lomu vodiaceho čapu sa pri skutočnom cestnom teste nevyskytlo. Aby sa zistila hlavná príčina abnormálnej zlomeniny vodiaceho čapu, tento článok vykonáva výskum z hľadiska dizajnu, výroby a testovacích metód a formuluje opatrenia na zlepšenie, aby sa predišlo podobným zlyhaniam na trhu. otázka.
3.1 Analýza vplyvu faktorov konštrukcie výrobku na vodiace čapy
Vodiaci kolík spája strmeň s držiakom telesa strmeňa. Pri brzdení sa strmeň pod tlakom oleja posúva na stranu brzdového kotúča. Keď sa trecia doska dotkne brzdového kotúča, strmeň sa pohybuje pozdĺž vodiaceho čapu ako osi. Počas procesu presunu to bude ovplyvnené. Šmyková sila v radiálnom smere brzdového kotúča a gravitácia v smere Z spôsobená vlastnou tiažou strmeňa, kombinovaná sila týchto dvoch síl spôsobí určitý dopad na vodiaci kolík na hrboľatých cestách. To, či nárazová sila spôsobí zlomenie vodiaceho kolíka, si vyžaduje teoretickú analýzu CAE. Vzhľadom na túto chybu bola vykonaná CAE porovnávacia analýza tuhosti a pevnosti predných a zadných vodiacich čapov: 1) Podmienky obmedzenia: 1-6 stupňov voľnosti v bode upnutia, pozri obrázok 1;
Obrázok 1 Schematický diagram analytického zaťaženia a obmedzujúceho zaťaženia predných a zadných vodiacich kolíkov 2) Podmienky zaťaženia: sila radiálneho zaťaženia na hlavu vodiaceho kolíka je 5000N; po analýze sú deformácie hlavy predných a zadných vodiacich kolíkov pri zaťažení 5 000 N 0,5 mm a 0,48 mm, pričom šmykové napätie spĺňa povolené napätie materiálu. Bol testovaný rovnaký typ konštrukcie vodiaceho kolíka a dizajn vodiaceho kolíka iných modelov je v súlade so štruktúrou chybnej časti. Ukazuje, že vodiaci kolík nemá žiadnu konštrukčnú chybu a nespôsobí problémy, ako je zlyhanie lomu.
3.2 Analýza vplyvu skúšobných podmienok na lom vodiaceho čapu
Testovacia stolica 24-kanálu vozidla je testovacia stolica na simuláciu cesty, ktorá využíva testovaciu metódu simulácie cesty a dokáže reprodukovať 90 percent zlyhaní na ceste v laboratóriu. Táto testovacia metóda môže rýchlo otestovať, či existujú konštrukčné chyby v štruktúre produktu. V súčasnosti je to tiež hlavný spôsob overovania konštrukčných dielov pre bežných OEM výrobcov. Skúšobné podmienky pre brzdenie v tejto skúšobnej metóde sú:
Obr. 2 Výsledky analýzy deformácií a napätia predných a zadných vodiacich čapov 1) Tlak brzdového oleja je nastavený na 20 MPa; 2) Skúšobný cyklus je 480 a počet bŕzd na cyklus je 32; 3) Zásobná nádrž testovacej kvapaliny sa umiestni pod strmeň. Počas núdzového brzdenia je tlak oleja v potrubí vo všeobecnosti 8-10MPa a tlak brzdového oleja počas overovania konštrukcie dielov nepresahuje 16MPa. Nastavenie tlaku oleja pri teste simulácie vozovky presahuje rozsah overenia návrhu. , deformácia brzdového kotúča atď. presahuje konštrukčné očakávanie a mení sa silový model vodiaceho čapu. Zásobná nádržka na kvapalinu je umiestnená pod strmeňom, čo spôsobí spätný tok brzdovej kvapaliny piestu strmeňa po natlakovaní a uvoľnení brzdy a piest strmeňa ustúpi bez predbežného tlaku. V stabilnom stave je ľahké spôsobiť silovú zmenu vodiaceho čapu strmeňa a zároveň sa pri skúške generuje kovový zvuk klepania na strmene a zvuk klepania sa generuje 3s po brzdení. Ukazuje, že po brzdení sa olejová kvapalina vracia do nádržky na kvapalinu, medzera medzi kotúčom a medzera medzi piestom a doskou sa zväčšuje a strmeň pracuje v nekonštrukčnom stave, čo má za následok zvýšenie šmyková sila vodiaceho čapu.
3.3 Analýza vplyvu konštrukcie predného a zadného strmeňa na zlomenie vodiaceho čapu
Vodiace čapy, ktoré sa pri teste zlomili, boli všetky predné strmene a štruktúra a veľkosť vodiacich kolíkov zadných strmeňov bola podobná ako u predných strmeňov, ale nedošlo k žiadnej poruche. Rozdiely sú v hmotnosti a štruktúre predných a zadných strmeňov. Predné strmene sú o 2 kg ťažšie ako zadné strmene. Zadné strmene zároveň integrujú parkovací mechanizmus. Medzera je len 0,55 mm. Aby sa overilo, či medzera a hmotnosť budú mať negatívny vplyv na vodiaci kolík za testovacích podmienok, tento článok vykonáva analýzu CAE na vodiacom kolíku pod rôznymi medzerami. 1) Účel analýzy: rozdiel sily vodiaceho čapu pod počiatočnou polohou predného a zadného brzdového strmeňa a maximálne zatiahnutie piestu strmeňa; 2) Obmedzujúce podmienky: obmedzte montážnu konzolu strmeňa 3) Zaťaženie: 30 g akceleračná hmota je zaťažená v ťažisku brzdového strmeňa.
Obr. 3 Schematická analýza silovej analýzy zaťaženia a obmedzujúceho zaťaženia vodiaceho čapu Výsledky analýzy ukazujú, že namáhanie predného vodiaceho čapu za vyššie uvedených podmienok je 184,72 MPa a 209,932 MPa, čo naznačuje, že zvýšenie veľkosti zatiahnutia piestu strmeňa ovplyvní stav napätia vodiaceho kolíka. Súčasne sú namáhania zadných vodiacich kolíkov za vyššie uvedených podmienok 107,796 MPa a 108,960 MPa, čo je celkom odlišné od predných vodiacich kolíkov, čo tiež potvrdzuje, prečo zadné vodiace kolíky strmeňa nezlyhali.
Obrázok 4 Stav napätia vodiaceho čapu v počiatočnej polohe predného strmeňa
Obrázok 5 Stav napätia spodného vodiaceho čapu, keď sa piest predného strmeňa zasunie o 4,4 mm
Obrázok 6 Stav napätia spodného vodiaceho čapu, keď sa piest zadného strmeňa stiahne 0,55 mm
Obrázok 7 Stav napätia spodného vodiaceho kolíka, keď zadný strmeň ustúpi 0,55 mm
4 Analýza rizika zlomenia vodiaceho kolíka
Nerozumná testovacia metóda viedla k abnormálnemu zlomeniu vodiaceho čapu. Bude existovať v skutočných pracovných podmienkach? Podľa štatistík OEM je 98 percent brzdného spomalenia vozidla pod 0,3 g a maximálna brzdná sila tohto modelu v extrémnych pracovných podmienkach je 1 g. Na dosiahnutie tlaku 20Mpa je potrebná sila na pedál 1000N a vodič naň nemôže šliapať. Preto, aj keď na simulačnej platforme došlo k poruche lomu vodiaceho kolíka, tento pracovný stav sa v skutočnosti nevyskytne a riziko je extrémne nízke. Vozidlo zároveň prešlo trojmesačnou skúškou odolnosti konštrukcie na skúšobnom mieste a nie je hlásený žiadny abnormálny vodiaci čap, ktorý by naznačoval, že výrobok spĺňa požiadavky na dizajn a kontrolu kvality.
5. Záver
Brzdové strmene sú bezpečnostné komponenty, dizajn výrobku a overenie sú veľmi dôležité. V tomto dokumente je dizajn produktu reorganizovaný prostredníctvom odstraňovania porúch zlomenín a je určená spoľahlivosť návrhu produktu. Zároveň sa zlepšuje aj nerozumná časť testovacej metódy. Napríklad skúšobný tlak oleja sa nastaví na maximálny uzamykací tlak, ktorý je v súlade so skutočnými najhoršími pracovnými podmienkami, a zásobník kvapaliny sa umiestni na strmeň, čo zabezpečí overenie. Primeranosť robí výsledky overovania rozumnejšími.