1. Introduction
L'étrier de frein est un élément clé du système de freinage des roues. La fonction de la goupille de guidage d'étrier est de relier l'étrier au support de sorte que l'étrier puisse se déplacer axialement. Lorsque le véhicule freine, l'étrier se déplace le long de l'axe de guidage sous l'action de la pression hydraulique. , pour serrer le disque de frein pour former un frein, et en même temps lorsque la pédale est relâchée, l'étrier peut être ramené pour obtenir l'effet de relâcher le frein. Lorsque le véhicule freine à grande vitesse, l'inertie de rotation du disque de frein est transmise à la goupille de guidage de l'étrier, de sorte que la goupille de guidage de l'étrier doit avoir une bonne résistance au cisaillement et en même temps assurer d'excellentes performances sonores pendant le freinage. Les capacités techniques ci-dessus peuvent réussir le test ou être mesurées par analyse CAE.
2 Explication du défaut cassé de la goupille de guidage de l'étrier
Au cours de l'essai de 24-canal du véhicule d'essai, la goupille de guidage de l'étrier avant gauche s'est rompue au cours du 467e cycle. Après le remplacement de la broche de guidage, la fracture s'est reproduite au 500e cycle. Selon les exigences standard, le test des composants du système de freinage doit respecter le cycle 480 sans exception. Le nombre de cycles interrompus de la goupille de guidage avant ne répond pas aux exigences de la norme. La partie de rupture de la broche de guidage est le point de transition du diamètre de la tige de la broche. Selon l'analyse de rupture, la rupture appartient à la rupture de fatigue sous l'action de l'effort tranchant. Un autre phénomène est que l'étrier arrière ne présente aucune anomalie au niveau de la goupille de guidage après 800 cycles d'essais ;
3 Analyse des causes de la rupture de la goupille de guidage
Dans l'état classique de conception, de fabrication et d'assemblage de la broche de guidage, la force de cisaillement est relativement faible. Dans le même temps, la broche de guidage est formée par le processus de frappe à froid et le produit lui-même a une forte résistance au cisaillement. L'état normal n'entraînera pas de fracture de fatigue. La rupture anormale par rupture de la tige de guidage ne s'est pas produite lors de l'essai routier réel. Afin de découvrir la cause profonde de la fracture anormale de la broche de guidage, cet article mène des recherches du point de vue des méthodes de conception, de fabrication et de test, et formule des mesures d'amélioration pour éviter des défaillances similaires sur le marché. question.
3.1 Analyse de l'influence des facteurs de conception du produit sur les goupilles de guidage
La goupille de guidage relie l'étrier au support de corps d'étrier. Lors du freinage, l'étrier se déplace sur le côté du disque de frein sous la poussée de l'huile. Lorsque la plaque de friction entre en contact avec le disque de frein, l'étrier se déplace le long de la goupille de guidage en tant qu'axe. Pendant le processus de déménagement, il sera affecté. La force de cisaillement le long de la direction radiale du disque de frein et la gravité dans la direction Z apportées par le poids propre de l'étrier, la force combinée des deux forces provoqueront un certain impact sur la broche de guidage sur les routes cahoteuses. La question de savoir si la force d'impact provoquera la rupture de la broche de guidage nécessite une analyse CAE théorique. Au vu de ce défaut, une analyse comparative CAE de la rigidité et de la résistance des axes de guidage avant et arrière a été réalisée : 1) Conditions de contrainte : 1-6 degrés de liberté au point de serrage, voir Figure 1 ;
Figure 1 Diagramme schématique de la charge analytique et de la charge de contrainte des tiges de guidage avant et arrière 2) Conditions de charge : la force de charge radiale sur la tête de la tige de guidage est de 5000N ; après analyse, les déformations de la tête des axes de guidage avant et arrière lorsque la charge est de 5000N sont respectivement de 0,5mm et 0,48mm, la contrainte de cisaillement respecte la contrainte admissible du matériau. Le même type de structure de goupille de guidage a été testé et la conception de la goupille de guidage d'autres modèles est cohérente avec la structure de la pièce défectueuse. Cela montre que la broche de guidage n'a aucun défaut de conception et ne causera pas de problèmes tels qu'une rupture de rupture.
3.2 Analyse de l'influence des conditions d'essai sur la rupture de la broche de guidage
Le banc d'essai de canal 24-véhicule est un banc d'essai de simulation de route, qui adopte la méthode d'essai de simulation de route et peut reproduire 90 % des défaillances de route en laboratoire. Cette méthode de test peut tester rapidement s'il existe des défauts de conception dans la structure du produit. À l'heure actuelle, c'est également le principal moyen pour les équipementiers traditionnels de vérifier les pièces structurelles. Les conditions d'essai pour le freinage dans cette méthode d'essai sont :
Fig. 2 Résultats de l'analyse de la déformation et des contraintes des goupilles de guidage avant et arrière 1) La pression d'huile de frein est réglée sur 20 MPa ; 2) Le cycle d'essai est de 480 et le nombre de freins par cycle est de 32 ; 3) Le réservoir de stockage du fluide d'essai est placé sous l'étrier. Lors d'un freinage d'urgence, la pression d'huile du pipeline est généralement de 8-10 MPa et la pression d'huile de frein ne dépasse pas 16 MPa lors de la vérification de la conception des pièces. Le réglage de la pression d'huile du test de simulation de route dépasse la plage de vérification de conception. , la déformation du disque de frein, etc. dépasse les attentes de conception et le modèle de force de la goupille de guidage change. Le réservoir de stockage de liquide est placé sous l'étrier, ce qui fera refluer le liquide de frein du piston de l'étrier une fois le frein pressurisé et relâché, et le piston de l'étrier reculera sans pré-pression. Dans un état stable, il est facile de provoquer le changement de force de la goupille de guidage de l'étrier, et en même temps, un bruit de cognement métallique est généré au niveau de l'étrier pendant le test, et le bruit de cognement est généré 3s après le freinage. Il montre qu'après le freinage, le fluide d'huile retourne dans le réservoir de stockage de fluide, l'écart entre le disque et l'écart entre le piston et la plaque augmente, et l'étrier a fonctionné dans un état non conçu, ce qui a entraîné une augmentation de la force de cisaillement de la goupille de guidage.
3.3 Analyse de l'influence de la structure des étriers avant et arrière sur la rupture de l'axe de guidage
Les goupilles de guidage qui se sont cassées lors du test étaient toutes des étriers avant, et la structure et la taille des goupilles de guidage des étriers arrière étaient similaires à celles des étriers avant, mais il n'y a pas eu de défaillance. Il existe des différences dans le poids et la structure des étriers avant et arrière. Les étriers avant pèsent 2 kg de plus que les étriers arrière. Dans le même temps, les étriers arrière intègrent le mécanisme de stationnement. L'écart n'est que de 0.55 mm. Afin de vérifier si l'écart et le poids auront un effet négatif sur la broche de guidage dans les conditions de test, cet article effectue une analyse CAE sur la broche de guidage sous différents espaces. 1) But de l'analyse : la différence de force de la goupille de guidage sous la position initiale des étriers de frein avant et arrière et la rétraction maximale du piston de l'étrier ; 2) Conditions de contrainte : restreindre le support de montage de l'étrier 3) Charge de chargement : une masse d'accélération de 30 g est chargée au centre de gravité de l'étrier de frein.
Fig. 3 Analyse schématique de la charge d'analyse de force et de la charge de contrainte de la goupille de guidage Les résultats de l'analyse montrent que la contrainte de la goupille de guidage avant dans les conditions ci-dessus est de 184,72 MPa et 209,932 MPa, indiquant que l'augmentation de la quantité de rétraction du piston d'étrier affectera l'état de contrainte de la broche de guidage. Dans le même temps, les contraintes des goupilles de guidage arrière dans les conditions ci-dessus sont respectivement de 107,796 MPa et 108,960 MPa, ce qui est assez différent des goupilles de guidage avant, ce qui vérifie également pourquoi les goupilles de guidage de l'étrier arrière n'ont pas échoué.
Figure 4 État de contrainte de la goupille de guidage à la position initiale de l'étrier avant
Figure 5 L'état de contrainte de la goupille de guidage inférieure lorsque le piston de l'étrier avant se rétracte de 4,4 mm
Figure 6 L'état de contrainte de la goupille de guidage inférieure lorsque le piston de l'étrier arrière se rétracte 0.55mm
Figure 7 L'état de contrainte de la goupille de guidage inférieure lorsque l'étrier arrière recule 0.55mm
4 Analyse des risques de rupture de la goupille de guidage
La méthode de test déraisonnable a conduit à la rupture anormale de la broche de guidage. Existera-t-il dans des conditions de travail réelles ? Selon les statistiques d'un équipementier, 98 % de la décélération de freinage du véhicule est inférieure à 0,3 g, et la force de freinage maximale de ce modèle dans des conditions de travail extrêmes est de 1 g. Pour atteindre une pression de 20Mpa, une force de pédale de 1000N est nécessaire, et le conducteur ne peut pas marcher dessus. Par conséquent, bien que le défaut de fracture de la broche de guidage se soit produit sur la plate-forme de simulation, cette condition de travail ne se produira pas dans la réalité et le risque est extrêmement faible. Dans le même temps, le véhicule a subi un test de durabilité structurelle de trois mois sur le terrain d'essai, et il n'y a aucun rapport de goupilles de guidage anormales, indiquant que le produit répond aux exigences en termes de conception et de contrôle qualité.
5. Conclusion
Les étriers de frein sont des composants de sécurité, la conception et la vérification du produit sont très importantes. Dans cet article, la conception du produit est réorganisée par le dépannage des défauts de rupture, et la fiabilité de la conception du produit est déterminée. Dans le même temps, la partie déraisonnable de la méthode de test est également améliorée. Par exemple, la pression d'huile d'essai est réglée à la pression de verrouillage maximale, ce qui correspond à la pire condition de travail réelle, et le réservoir de stockage de liquide est placé sur l'étrier, ce qui assurera la vérification. Le caractère raisonnable rend les résultats de la vérification plus raisonnables.