1. Introdução
A pinça de freio é um componente chave do sistema de frenagem da roda. A função do pino guia da pinça é conectar a pinça com o suporte para que a pinça possa se mover axialmente. Quando o veículo está freando, a pinça se move ao longo do pino guia com a ação da pressão hidráulica. , para prender o disco de freio para formar um freio e, ao mesmo tempo, quando o pedal é liberado, a pinça pode ser retornada para obter o efeito de liberar o freio. Quando o veículo freia em alta velocidade, a inércia rotacional do disco de freio será transmitida ao pino guia da pinça, de modo que o pino guia da pinça precisa ter boa resistência ao cisalhamento e, ao mesmo tempo, garantir excelente desempenho de ruído durante a frenagem. Os recursos técnicos acima podem passar no teste ou medidos pela análise CAE.
2 Explicação da falha quebrada do pino guia da pinça
Durante o teste de 24-canal do veículo de teste, o pino guia da pinça dianteira esquerda fraturou durante o 467º ciclo. Após a troca do pino-guia, a fratura ocorreu novamente no 500º ciclo. De acordo com os requisitos padrão, o teste de componente do sistema de freio precisa atender ao ciclo 480 sem exceção. O número de ciclos quebrados do pino-guia frontal não atende aos requisitos padrão. A parte fraturada do pino guia é o ponto de transição do diâmetro do eixo do pino. De acordo com a análise da fratura, a fratura pertence à fratura por fadiga sob a ação da força de cisalhamento. Outro fenômeno é que a pinça traseira não apresenta nenhuma anormalidade no pino guia após testes de 800 ciclos;
3 Análise da causa da quebra do pino-guia
Sob o projeto convencional, fabricação e estado de montagem do pino guia, a força de cisalhamento é relativamente pequena. Ao mesmo tempo, o pino-guia é formado pelo processo de cabeamento a frio e o próprio produto possui uma forte resistência ao cisalhamento. O estado normal não causará fratura por fadiga. A falha de fratura anormal do pino-guia não ocorreu no teste de estrada real. A fim de descobrir a causa raiz da fratura anormal do pino-guia, este trabalho realiza pesquisas sob as perspectivas de projeto, fabricação e métodos de teste e formula medidas de melhoria para evitar falhas semelhantes no mercado. pergunta.
3.1 Análise da influência dos fatores de projeto do produto nos pinos-guia
O pino guia conecta a pinça com o suporte do corpo da pinça. Ao frear, a pinça se move para o lado do disco de freio sob o impulso do óleo. Quando a placa de fricção entra em contato com o disco de freio, a pinça se move ao longo do pino guia como eixo. Durante o processo de movimentação, ele será afetado. A força de cisalhamento ao longo da direção radial do disco de freio e a gravidade na direção Z trazida pelo peso próprio da pinça, a força combinada das duas forças causará um certo impacto no pino guia em estradas acidentadas. Se a força de impacto causará a quebra do pino-guia, é necessária uma análise CAE teórica. Tendo em vista esta falha, foi realizada uma análise comparativa CAE da rigidez e resistência dos pinos-guia dianteiros e traseiros: 1) Condições de restrição: 1-6 graus de liberdade no ponto de fixação, ver Figura 1;
Figura 1 Diagrama esquemático da carga analítica e carga de restrição dos pinos-guia dianteiros e traseiros 2) Condições de carregamento: a força de carga radial na cabeça do pino-guia é 5000N; após análise, as deformações da cabeça dos pinos-guia dianteiros e traseiros quando a carga é de 5000N são respectivamente 0,5mm e 0,48mm, a tensão de cisalhamento atende a tensão admissível do material. O mesmo tipo de estrutura de pino-guia foi testado e o design do pino-guia de outros modelos é consistente com a estrutura da peça defeituosa. Isso mostra que o pino-guia não tem nenhum defeito de projeto e não causará problemas como falha de fratura.
3.2 Análise da influência das condições de teste na fratura do pino-guia
O banco de teste de canal 24-do veículo é um banco de teste de simulação de estrada, que adota o método de teste de simulação de estrada e pode reproduzir 90 por cento das falhas de estrada no laboratório. Este método de teste pode testar rapidamente se há defeitos de design na estrutura do produto. No momento, é também a principal forma para os principais OEMs verificarem as peças estruturais. As condições de teste para frenagem neste método de teste são:
Fig. 2 Resultados da análise de deformação e tensão dos pinos-guia dianteiro e traseiro 1) A pressão do óleo do freio é ajustada para 20Mpa; 2) O ciclo de teste é 480 e o número de freios por ciclo é 32; 3) O tanque de armazenamento do fluido de teste é colocado sob o calibrador. Durante a frenagem de emergência, a pressão do óleo da tubulação é geralmente 8-10MPa, e a pressão do óleo do freio não excede 16MPa durante a verificação do projeto das peças. A configuração da pressão do óleo do teste de simulação de estrada excede a faixa de verificação do projeto. , a deformação do disco de freio, etc. excede a expectativa do projeto e o modelo de força do pino guia muda. O tanque de armazenamento de líquido é colocado sob a pinça, o que fará com que o fluido de freio do pistão da pinça retorne depois que o freio for pressurizado e liberado, e o pistão da pinça recuará sem pré-pressão. Em um estado estável, é fácil causar a mudança de força do pino guia da pinça e, ao mesmo tempo, um som de batida de metal é gerado na pinça durante o teste e o som de batida é gerado 3s após a frenagem. Isso mostra que, após a frenagem, o fluido de óleo retorna ao tanque de armazenamento de fluido, a folga entre o disco e a folga entre o pistão e a placa aumenta e a pinça tem trabalhado em um estado não projetado, resultando em um aumento no a força de cisalhamento do pino-guia.
3.3 Análise da influência da estrutura da pinça dianteira e traseira na fratura do pino guia
Os pinos-guia que quebraram no teste eram todos das pinças dianteiras, sendo que a estrutura e tamanho dos pinos-guia das pinças traseiras eram semelhantes aos das pinças dianteiras, porém não houve falha. Existem diferenças no peso e na estrutura das pinças dianteiras e traseiras. As pinças dianteiras são 2 kg mais pesadas que as pinças traseiras. Ao mesmo tempo, as pinças traseiras integram o mecanismo de estacionamento. A lacuna é de apenas 0,55 mm. A fim de verificar se a folga e o peso terão um efeito negativo no pino-guia nas condições de teste, este trabalho realiza a análise CAE no pino-guia sob diferentes folgas. 1) Objetivo da análise: a diferença de força do pino guia sob a posição inicial das pinças do freio dianteiro e traseiro e a retração máxima do pistão da pinça; 2) Condições de restrição: restringir o suporte de montagem da pinça 3) Carga de carga: 30g de massa de aceleração de peso é carregada no centro de gravidade da pinça de freio.
Fig. 3 Análise esquemática da carga de análise de força e carga de restrição do pino-guia Os resultados da análise mostram que a tensão do pino-guia frontal nas condições acima é de 184,72 MPa e 209,932 MPa, indicando que o aumento da quantidade de retração do pistão da pinça afetará o estado de tensão do pino guia. Ao mesmo tempo, as tensões dos pinos guia traseiros nas condições acima são 107.796MPa e 108.960MPa respectivamente, que são bastante diferentes dos pinos guia dianteiros, o que também verifica porque os pinos guia da pinça traseira não falharam.
Figura 4 Estado de tensão do pino-guia na posição inicial da pinça frontal
Figura 5 O estado de tensão do pino-guia inferior quando o pistão da pinça dianteira retrai 4,4 mm
Figura 6 O estado de tensão do pino-guia inferior quando o pistão da pinça traseira retrai 0,55 mm
Figura 7 O estado de tensão do pino-guia inferior quando a pinça traseira recua 0,55 mm
4 Análise de Risco de Quebra do Pino Guia
O método de teste irracional levou à fratura anormal do pino-guia. Existirá em condições reais de trabalho? De acordo com as estatísticas de um OEM, 98 por cento da desaceleração de frenagem do veículo está abaixo de 0,3 g, e a força máxima de frenagem deste modelo sob condições extremas de trabalho é de 1 g. Para atingir uma pressão de 20Mpa, é necessária uma força de pedal de 1000N e o motorista não pode pisar nela. Portanto, embora a falha de fratura do pino-guia tenha ocorrido na plataforma de simulação, essa condição de trabalho não ocorrerá na realidade e o risco é extremamente baixo. Ao mesmo tempo, o veículo passou por um teste de durabilidade estrutural de três meses no campo de provas, e não há registro de pinos-guia anormais, indicando que o produto atende aos requisitos em termos de design e controle de qualidade.
5. Conclusão
As pinças de freio são componentes de segurança, o design e a verificação do produto são muito importantes. Neste artigo, o projeto do produto é reorganizado por meio da solução de problemas de falhas de fratura e a confiabilidade do projeto do produto é determinada. Ao mesmo tempo, a parte irracional do método de teste também é aprimorada. Por exemplo, a pressão do óleo de teste é ajustada na pressão máxima de bloqueio, que é consistente com a pior condição real de trabalho, e o tanque de armazenamento de líquido é colocado no calibrador, o que garantirá a verificação. A razoabilidade torna os resultados da verificação mais razoáveis.