تجزیه و تحلیل عوامل موثر بر شکستگی پین راهنمای کالیپر ترمز

1. معرفی
کالیپر ترمز جزء کلیدی سیستم ترمز چرخ است. عملکرد پین راهنمای کولیس این است که کولیس را با براکت متصل می کند تا کولیس بتواند به صورت محوری حرکت کند. هنگامی که خودرو در حال ترمزگیری است، کالیپر در امتداد پین راهنما با عمل فشار هیدرولیک حرکت می کند. ، برای بستن دیسک ترمز به شکل ترمز، و همزمان با رها شدن پدال، می توان کالیپر را برگرداند تا به اثر رها شدن ترمز دست یابد. هنگامی که خودرو با سرعت بالا ترمز می کند، اینرسی چرخشی دیسک ترمز به پین ​​راهنمای کالیپر منتقل می شود، بنابراین پین راهنمای کالیپر باید مقاومت برشی خوبی داشته باشد و در عین حال عملکرد صدای عالی در هنگام ترمزگیری را تضمین کند. قابلیت‌های فنی فوق می‌توانند آزمون را پشت سر بگذارند یا با تجزیه و تحلیل CAE اندازه‌گیری شوند.

2 توضیح خرابی پین راهنمای کولیس
در طول 24-تست کانال وسیله نقلیه آزمایشی، پین راهنمای کالیپر جلوی چپ در چرخه 467 شکست. پس از تعویض پین راهنما، شکستگی دوباره در سیکل 500 رخ داد. طبق الزامات استاندارد، تست اجزای سیستم ترمز بدون استثنا باید چرخه 480 را برآورده کند. تعداد چرخه های شکسته پین ​​راهنمای جلو با الزامات استاندارد مطابقت ندارد. قسمت شکستگی پین راهنما نقطه انتقال قطر شفت پین است. با توجه به تجزیه و تحلیل شکست، شکست متعلق به شکست خستگی تحت اثر نیروی برشی است. پدیده دیگر این است که کالیپر عقب پس از 800 آزمایش چرخه هیچ گونه ناهنجاری در پین راهنما ندارد.

3 تجزیه و تحلیل علت شکستگی پین راهنما
تحت طراحی، ساخت و مونتاژ معمولی پین راهنما، نیروی برشی نسبتاً کم است. در همان زمان، پین راهنما با فرآیند سرد تشکیل می شود و خود محصول دارای مقاومت برشی قوی است. حالت عادی باعث شکستگی خستگی نمی شود. شکست غیر طبیعی پین راهنما در آزمایش جاده واقعی رخ نداد. به منظور یافتن علت اصلی شکستگی غیرطبیعی پین راهنما، این مقاله تحقیقاتی را از دیدگاه طراحی، ساخت و روش‌های آزمایش انجام می‌دهد و اقدامات بهبودی را برای جلوگیری از خرابی‌های مشابه در بازار تدوین می‌کند. سوال

3.1 تجزیه و تحلیل تأثیر عوامل طراحی محصول بر پایه های راهنما
پین راهنما کولیس را به براکت بدنه کولیس متصل می کند. هنگام ترمزگیری، کالیپر تحت فشار روغن به سمت دیسک ترمز حرکت می کند. هنگامی که صفحه اصطکاک با دیسک ترمز تماس می گیرد، کالیپر در امتداد پین راهنما به عنوان محور حرکت می کند. در طول فرآیند جابجایی، تحت تأثیر قرار خواهد گرفت. نیروی برشی در امتداد جهت شعاعی دیسک ترمز و گرانش جهت Z که توسط خود وزنی کالیپر ایجاد می شود، نیروی ترکیبی دو نیرو تأثیر خاصی بر پین راهنما در جاده های پر دست انداز ایجاد می کند. اینکه آیا نیروی ضربه باعث شکستن پین راهنما می شود یا خیر، نیاز به تحلیل نظری CAE دارد. با توجه به این خطا، یک تحلیل مقایسه ای CAE از سفتی و استحکام پین های راهنمای جلو و عقب انجام شد: 1) شرایط محدودیت: 1-6 درجه آزادی در نقطه گیره، به شکل 1 مراجعه کنید.

شکل 1 نمودار شماتیک بار تحلیلی و بارگذاری محدودیت پین های راهنمای جلو و عقب 2) شرایط بارگذاری: نیروی بار شعاعی روی سر پایه راهنما 5000N است. پس از تجزیه و تحلیل، تغییر شکل سر پین های راهنمای جلو و عقب در زمانی که بار 5000 نیوتن است به ترتیب 0.5 میلی متر و 0.48 میلی متر است، تنش برشی با تنش مجاز ماده مطابقت دارد. همان نوع ساختار پین راهنما مورد آزمایش قرار گرفت و طراحی پین راهنما سایر مدل ها با ساختار قسمت معیوب مطابقت دارد. نشان می دهد که پین ​​راهنما هیچ نقصی در طراحی ندارد و مشکلاتی مانند شکستگی ایجاد نخواهد کرد.

3.2 تجزیه و تحلیل تأثیر شرایط آزمایش بر شکستگی پین راهنما
نیمکت آزمایش کانال 24-خودرو یک نیمکت آزمایش شبیه‌سازی جاده است که از روش آزمایش شبیه‌سازی جاده استفاده می‌کند و می‌تواند 90 درصد خرابی‌های جاده را در آزمایشگاه بازتولید کند. این روش تست می تواند به سرعت بررسی کند که آیا عیوب طراحی در ساختار محصول وجود دارد یا خیر. در حال حاضر، همچنین راه اصلی برای OEM های اصلی برای تأیید قطعات ساختاری است. شرایط تست ترمز در این روش تست عبارتند از:

شکل 2 نتایج تحلیل تغییر شکل و تنش پین های راهنمای جلو و عقب 1) فشار روغن ترمز روی 20 مگاپاسکال تنظیم شده است. 2) چرخه تست 480 و تعداد ترمزها در هر چرخه 32 است. 3) مخزن ذخیره مایع تست زیر کولیس قرار می گیرد. در هنگام ترمز اضطراری، فشار روغن خط لوله به طور کلی 8-10MPa است و فشار روغن ترمز در طول بررسی طراحی قطعات از 16 مگاپاسکال تجاوز نمی کند. تنظیم فشار روغن آزمایش شبیه سازی جاده از محدوده تأیید طراحی فراتر می رود. ، تغییر شکل دیسک ترمز و غیره بیش از انتظار طراحی است و مدل نیروی پین راهنما تغییر می کند. مخزن ذخیره مایع زیر کالیپر قرار می گیرد که باعث می شود مایع ترمز پیستون کالیپر پس از تحت فشار قرار گرفتن و رها شدن ترمز به عقب برگردد و پیستون کالیپر بدون فشار قبلی عقب نشینی کند. در حالت پایدار به راحتی می توان باعث تغییر نیرو پین راهنمای کالیپر شد و در عین حال در حین تست صدای کوبش فلزی در کالیپر ایجاد می شود و 3 ثانیه بعد از ترمز صدای ضربه ایجاد می شود. نشان می دهد که پس از ترمز، مایع روغن به مخزن ذخیره سیال باز می گردد، فاصله بین دیسک و شکاف بین پیستون و صفحه افزایش می یابد و کولیس در حالت غیر طراحی کار می کند و در نتیجه افزایش می یابد. نیروی برشی پین راهنما

3.3 تجزیه و تحلیل تأثیر ساختار کولیس جلو و عقب بر شکستگی پین راهنما
پین های راهنما که در آزمایش شکسته بودند همگی کالیپرهای جلو بودند و ساختار و اندازه پین ​​های راهنمای کالیپرهای عقب شبیه به کالیپرهای جلو بود اما هیچ خرابی نداشت. در وزن و ساختار کالیپرهای جلو و عقب تفاوت هایی وجود دارد. کالیپرهای جلو 2 کیلوگرم سنگین تر از کالیپرهای عقب هستند. در عین حال، کالیپرهای عقب مکانیزم پارک را یکپارچه می کنند. فاصله فقط 0.55 میلی متر است. به منظور بررسی اینکه آیا شکاف و وزن تأثیر منفی بر پین راهنما تحت شرایط آزمایشی خواهند داشت، این مقاله تجزیه و تحلیل CAE را بر روی پین راهنما تحت شکاف های مختلف انجام می دهد. 1) هدف تجزیه و تحلیل: تفاوت نیروی پین راهنما در زیر موقعیت اولیه کالیپرهای ترمز جلو و عقب و حداکثر جمع شدن پیستون کالیپر. 2) شرایط محدودیت: براکت نصب کالیپر را محدود کنید 3) بار بارگذاری: 30 گرم وزن شتاب دهنده وزن در مرکز ثقل کالیپر ترمز بارگیری می شود.

شکل 3 تجزیه و تحلیل شماتیک بار تحلیل نیرو و بارگذاری محدودیت پین راهنما نتایج تجزیه و تحلیل نشان می دهد که تنش پین راهنمای جلو در شرایط فوق 184.72 مگاپاسکال و 209.932 مگاپاسکال است که نشان دهنده افزایش مقدار پسرفت پیستون کالیپر است. بر وضعیت تنش پین راهنما تأثیر می گذارد. در عین حال، تنش های پین های راهنمای عقب در شرایط فوق به ترتیب 107.796 مگا پاسکال و 108.960 مگا پاسکال است که کاملاً با پین های راهنمای جلو متفاوت است، که همچنین تأیید می کند که چرا پین های راهنمای کالیپر عقب از کار افتاده اند.

شکل 4 وضعیت تنش پین راهنما در موقعیت اولیه کولیس جلو

شکل 5 وضعیت تنش پین راهنمای پایینی هنگامی که پیستون کالیپر جلو 4.4 میلی متر جمع می شود.

شکل 6 وضعیت تنش پین راهنمای پایینی هنگام جمع شدن پیستون کالیپر عقب 0.55mm

شکل 7 وضعیت تنش پین راهنمای پایینی هنگام عقب نشینی کولیس عقب 0.55 میلی متر

4 تجزیه و تحلیل ریسک شکستگی پین راهنما
روش آزمایش غیر منطقی منجر به شکستگی غیر طبیعی پین راهنما شد. آیا در شرایط کاری واقعی وجود خواهد داشت؟ طبق آمار یک OEM، 98 درصد کاهش سرعت ترمز خودرو زیر 0.3 گرم است و حداکثر قدرت ترمز این مدل در شرایط کاری شدید 1 گرم است. برای رسیدن به فشار 20 مگاپاسکال، نیروی پدال 1000 نیوتن مورد نیاز است و راننده نمی تواند روی آن پا بگذارد. بنابراین، اگرچه خطای شکستگی پین راهنما در سکوی شبیه سازی رخ داده است، این شرایط کاری در واقعیت رخ نخواهد داد و خطر بسیار کم است. در عین حال، این وسیله نقلیه سه ماهه تحت آزمایش دوام ساختاری در میدان آزمایش قرار گرفته است و هیچ گزارشی از پین های راهنمای غیرعادی وجود ندارد که نشان می دهد محصول از نظر طراحی و کنترل کیفیت مطابق با الزامات است.

5 نتیجه گیری
کالیپرهای ترمز اجزای ایمنی هستند، طراحی محصول و تأیید آن بسیار مهم است. در این مقاله، طراحی محصول از طریق عیب‌یابی عیب‌های شکست سازمان‌دهی مجدد شده و قابلیت اطمینان طرح محصول تعیین می‌شود. در عین حال، بخش غیر منطقی روش آزمایش نیز بهبود می یابد. به عنوان مثال، فشار روغن آزمایشی در حداکثر فشار قفل تنظیم می شود که با بدترین شرایط کاری واقعی مطابقت دارد و مخزن ذخیره مایع روی کولیس قرار می گیرد که تأیید را تضمین می کند. منطقی بودن نتایج تأیید را معقول تر می کند.