การวิเคราะห์ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการแตกหักของสลักก้ามปูเบรก

1. บทนำ
ก้ามปูเบรกเป็นส่วนประกอบสำคัญของระบบเบรกล้อ หน้าที่ของสลักนำคาลิปเปอร์คือการเชื่อมต่อคาลิปเปอร์กับตัวยึดเพื่อให้คาลิปเปอร์สามารถเคลื่อนที่ในแนวแกนได้ เมื่อรถเบรก คาลิปเปอร์จะเคลื่อนไปตามหมุดนำทางด้วยแรงกดไฮดรอลิก เพื่อยึดจานเบรกให้อยู่ในรูปของเบรก และในขณะเดียวกันเมื่อปล่อยแป้นเหยียบ ก็สามารถกลับคาลิปเปอร์เพื่อให้ได้ผลจากการคลายเบรก เมื่อเบรกรถด้วยความเร็วสูง ความเฉื่อยในการหมุนของจานเบรกจะถูกส่งไปยังสลักนำก้ามปู ดังนั้นหมุดนำก้ามปูจำเป็นต้องมีความต้านทานแรงเฉือนที่ดี และในขณะเดียวกันก็รับประกันประสิทธิภาพเสียงรบกวนที่ยอดเยี่ยมระหว่างการเบรก ความสามารถทางเทคนิคข้างต้นสามารถผ่านการทดสอบ หรือวัดผลโดยการวิเคราะห์ CAE

2 คำอธิบายข้อผิดพลาดที่หักของพินไกด์ของคาลิปเปอร์
ระหว่าง24-การทดสอบช่องสัญญาณของรถทดสอบ สลักไกด์ของคาลิปเปอร์ด้านหน้าซ้ายหักในระหว่างรอบที่ 467 หลังจากเปลี่ยนไกด์พินแล้ว การแตกหักก็เกิดขึ้นอีกครั้งที่รอบที่ 500 ตามข้อกำหนดมาตรฐาน การทดสอบส่วนประกอบของระบบเบรกต้องตรงตามรอบ 480 โดยไม่มีข้อยกเว้น จำนวนรอบการหักของหมุดนำด้านหน้าไม่เป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐาน ส่วนแตกหักของหมุดนำทางคือจุดเปลี่ยนของเส้นผ่านศูนย์กลางของเพลาพิน จากการวิเคราะห์การแตกหัก การแตกหักเป็นของการแตกหักแบบล้าภายใต้การกระทำของแรงเฉือน อีกปรากฏการณ์หนึ่งคือคาลิเปอร์หลังไม่มีความผิดปกติที่หมุดไกด์หลังจากการทดสอบ 800 รอบ;

3 การวิเคราะห์สาเหตุของการแตกหักของไกด์พิน
ภายใต้การออกแบบทั่วไป การผลิตและสถานะการประกอบของไกด์พิน แรงเฉือนจะค่อนข้างน้อย ในเวลาเดียวกัน ไกด์พินถูกสร้างขึ้นจากกระบวนการหัวเย็น และตัวผลิตภัณฑ์เองก็มีความทนทานต่อแรงเฉือนสูง สภาวะปกติจะไม่ล้าแตกหัก ความล้มเหลวที่ผิดปกติของหมุดนำทางไม่ได้เกิดขึ้นในการทดสอบบนถนนจริง เพื่อค้นหาสาเหตุของการแตกหักที่ผิดปกติของไกด์พิน เอกสารนี้ดำเนินการวิจัยจากมุมมองของการออกแบบ การผลิต และวิธีการทดสอบ และกำหนดมาตรการปรับปรุงเพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวที่คล้ายคลึงกันในตลาด คำถาม.

3.1 การวิเคราะห์อิทธิพลของปัจจัยการออกแบบผลิตภัณฑ์ที่มีต่อหมุดนำทาง
ไกด์พินเชื่อมต่อคาลิปเปอร์กับตัวยึดคาลิปเปอร์ เมื่อทำการเบรก คาลิปเปอร์จะเลื่อนไปด้านข้างของจานเบรกภายใต้แรงกดของน้ำมัน เมื่อแผ่นแรงเสียดทานสัมผัสกับจานเบรก ก้ามปูจะเคลื่อนที่ไปตามหมุดนำทางเป็นแกน ในระหว่างขั้นตอนการขนย้ายจะได้รับผลกระทบ แรงเฉือนตามแนวรัศมีของจานเบรกและแรงโน้มถ่วงในทิศทาง Z ที่เกิดจากน้ำหนักตัวเองของคาลิปเปอร์ แรงที่รวมกันของแรงทั้งสองจะส่งผลกระทบบางอย่างต่อหมุดนำทางบนถนนที่เป็นหลุมเป็นบ่อ แรงกระแทกจะทำให้ไกด์พินหักหรือไม่นั้นต้องอาศัยการวิเคราะห์ CAE ทางทฤษฎี ในมุมมองของข้อบกพร่องนี้ การวิเคราะห์เปรียบเทียบ CAE ของความแข็งและความแข็งแรงของหมุดนำด้านหน้าและด้านหลังได้ดำเนินการ: 1) เงื่อนไขข้อจำกัด: 1-6 องศาอิสระที่จุดหนีบ โปรดดูรูปที่ 1;

รูปที่ 1 แผนผังของโหลดเชิงวิเคราะห์และการโหลดข้อจำกัดของหมุดนำด้านหน้าและด้านหลัง 2) เงื่อนไขการโหลด: แรงในแนวรัศมีที่ส่วนหัวของหมุดนำคือ 5000N; หลังจากการวิเคราะห์ การเสียรูปของส่วนหัวของหมุดนำด้านหน้าและด้านหลังเมื่อโหลดเป็น 5000N จะอยู่ที่ 0.5 มม. และ 0.48 มม. ตามลำดับ ความเค้นเฉือนเป็นไปตามความเค้นที่อนุญาตของวัสดุ มีการทดสอบโครงสร้างไกด์พินประเภทเดียวกัน และการออกแบบไกด์พินของรุ่นอื่นๆ นั้นสอดคล้องกับโครงสร้างของชิ้นส่วนที่ผิดพลาด แสดงให้เห็นว่าหมุดนำไม่มีข้อบกพร่องในการออกแบบและจะไม่ก่อให้เกิดปัญหา เช่น ความล้มเหลวในการแตกหัก

3.2 การวิเคราะห์อิทธิพลของสภาวะการทดสอบต่อการแตกหักของไกด์พิน
แท่นทดสอบยานพาหนะ 24-เป็นแท่นทดสอบการจำลองถนน ซึ่งใช้วิธีการทดสอบการจำลองถนนและสามารถทำซ้ำ 90 เปอร์เซ็นต์ของความล้มเหลวของถนนในห้องปฏิบัติการ วิธีทดสอบนี้สามารถทดสอบได้อย่างรวดเร็วว่ามีข้อบกพร่องด้านการออกแบบในโครงสร้างผลิตภัณฑ์หรือไม่ ในปัจจุบัน ยังเป็นวิธีหลักสำหรับ OEM ทั่วไปในการตรวจสอบชิ้นส่วนโครงสร้าง เงื่อนไขการทดสอบสำหรับการเบรกด้วยวิธีการทดสอบนี้คือ:

รูปที่ 2 ผลการวิเคราะห์การเสียรูปและความเค้นของหมุดนำด้านหน้าและด้านหลัง 1) แรงดันน้ำมันเบรกตั้งไว้ที่ 20Mpa; 2) รอบการทดสอบคือ 480 และจำนวนเบรกต่อรอบคือ 32 3) ถังเก็บของเหลวทดสอบอยู่ใต้คาลิปเปอร์ ในระหว่างการเบรกฉุกเฉิน โดยทั่วไปแรงดันน้ำมันของท่อจะอยู่ที่ 8-10MPa และแรงดันน้ำมันเบรกไม่เกิน 16MPa ในระหว่างการตรวจสอบการออกแบบชิ้นส่วน การตั้งค่าแรงดันน้ำมันของการทดสอบการจำลองถนนเกินช่วงการตรวจสอบการออกแบบ , การเสียรูปของจานเบรก ฯลฯ เกินความคาดหมายของการออกแบบ และรูปแบบแรงของหมุดไกด์เปลี่ยนไป ถังเก็บของเหลวจะอยู่ใต้คาลิปเปอร์ ซึ่งจะทำให้น้ำมันเบรกของลูกสูบคาลิปเปอร์ไหลกลับหลังจากเบรกถูกกดและคลายออก และลูกสูบคาลิปเปอร์จะถอยกลับโดยไม่มีแรงกดล่วงหน้า ในสถานะที่มั่นคง มันเป็นเรื่องง่ายที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของแรงที่หมุดนำของคาลิปเปอร์ และในขณะเดียวกัน เสียงเคาะโลหะจะถูกสร้างขึ้นที่คาลิปเปอร์ในระหว่างการทดสอบ และเสียงเคาะจะถูกสร้างขึ้น 3 วินาทีหลังจากการเบรก แสดงให้เห็นว่าหลังจากการเบรก น้ำมันจะไหลกลับไปที่ถังเก็บของเหลว ช่องว่างระหว่างจานและช่องว่างระหว่างลูกสูบกับจานเพิ่มขึ้น และคาลิเปอร์ทำงานในสภาพที่ไม่ได้ออกแบบ ส่งผลให้เพิ่มขึ้นใน แรงเฉือนของหมุดนำทาง

3.3 การวิเคราะห์อิทธิพลของโครงสร้างก้ามปูด้านหน้าและด้านหลังต่อการแตกหักของไกด์พิน
ไกด์พินที่หักในการทดสอบคือคาลิปเปอร์ด้านหน้าทั้งหมด และโครงสร้างและขนาดของไกด์พินของคาลิปเปอร์ด้านหลังก็คล้ายกับคาลิปเปอร์ด้านหน้า แต่ไม่มีข้อผิดพลาด มีความแตกต่างในด้านน้ำหนักและโครงสร้างของคาลิปเปอร์ด้านหน้าและด้านหลัง คาลิปเปอร์ด้านหน้าหนักกว่าคาลิปเปอร์ด้านหลัง 2 กก. ในขณะเดียวกัน คาลิปเปอร์ด้านหลังก็รวมเอากลไกการจอดรถเข้าไว้ด้วยกัน ช่องว่างเพียง 0.55 มม. เพื่อตรวจสอบว่าช่องว่างและน้ำหนักจะส่งผลเสียต่อหมุดนำทางภายใต้เงื่อนไขการทดสอบหรือไม่ เอกสารฉบับนี้จะทำการวิเคราะห์ CAE บนหมุดนำทางภายใต้ช่องว่างต่างๆ 1) วัตถุประสงค์ในการวิเคราะห์: ความแตกต่างของแรงของสลักนำใต้ตำแหน่งเริ่มต้นของคาลิปเปอร์เบรกหน้าและหลังและการถอยกลับสูงสุดของลูกสูบคาลิปเปอร์ 2) เงื่อนไขข้อจำกัด: จำกัดแท่นยึดคาลิปเปอร์ 3) โหลดโหลด: น้ำหนักเร่งน้ำหนัก 30 ก. ถูกโหลดที่จุดศูนย์ถ่วงของคาลิเปอร์เบรก

รูปที่ 3 การวิเคราะห์แผนผังของแรงในการวิเคราะห์โหลดและการโหลดข้อจำกัดของไกด์พิน ผลการวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าความเค้นของพินไกด์ด้านหน้าภายใต้เงื่อนไขข้างต้นคือ 184.72MPa และ 209.932MPa ซึ่งบ่งชี้ว่าการเพิ่มขึ้นของปริมาณการหดกลับของลูกสูบคาลิเปอร์ จะส่งผลต่อสถานะความเค้นของไกด์พิน ในขณะเดียวกัน ความเค้นของไกด์พินด้านหลังภายใต้เงื่อนไขข้างต้นคือ 107.796MPa และ 108.960MPa ตามลำดับ ซึ่งค่อนข้างแตกต่างจากหมุดไกด์ด้านหน้า ซึ่งยังยืนยันได้ว่าเหตุใดหมุดไกด์ด้านหลังจึงไม่ผิดพลาด

รูปที่ 4 สถานะความเค้นของไกด์พินที่ตำแหน่งเริ่มต้นของคาลิปเปอร์ด้านหน้า

รูปที่ 5 สภาวะความเค้นของสลักไกด์ด้านล่างเมื่อลูกสูบของก้ามปูด้านหน้าหดกลับ 4.4 มม

รูปที่ 6 สถานะความเค้นของสลักไกด์ด้านล่างเมื่อลูกสูบของก้ามปูหลังหดกลับ 0.55 มม.

รูปที่ 7 สถานะความเค้นของหมุดไกด์ด้านล่างเมื่อก้ามปูหลังถอยกลับ 0.55 มม.

4 การวิเคราะห์ความเสี่ยงของการแตกหักของไกด์พิน
วิธีการทดสอบที่ไม่สมเหตุสมผลนำไปสู่การแตกหักอย่างผิดปกติของไกด์พิน จะมีอยู่ในสภาพการทำงานจริงหรือไม่? ตามสถิติของ OEM ร้อยละ 98 ของการชะลอการเบรกของรถต่ำกว่า 0.3 ก. และแรงเบรกสูงสุดของรถรุ่นนี้ภายใต้สภาวะการทำงานที่รุนแรงคือ 1 ก. เพื่อให้ได้แรงดัน 20Mpa ต้องใช้แรงเหยียบ 1,000N และผู้ขับขี่ไม่สามารถเหยียบได้ ดังนั้น แม้ว่าความผิดพลาดของไกด์พินแตกหักเกิดขึ้นบนแท่นจำลอง แต่สภาพการทำงานนี้จะไม่เกิดขึ้นจริง และความเสี่ยงก็ต่ำมาก ในขณะเดียวกัน ยานพาหนะได้ผ่านการทดสอบความทนทานของโครงสร้างเป็นเวลาสามเดือนที่พื้นที่ทดสอบ และไม่มีรายงานเกี่ยวกับหมุดนำทางที่ผิดปกติ ซึ่งบ่งชี้ว่าผลิตภัณฑ์เป็นไปตามข้อกำหนดในแง่ของการออกแบบและการควบคุมคุณภาพ

5. สรุป
ก้ามปูเบรกเป็นส่วนประกอบด้านความปลอดภัย การออกแบบผลิตภัณฑ์และการตรวจสอบมีความสำคัญมาก ในเอกสารนี้ การออกแบบผลิตภัณฑ์ได้รับการจัดระเบียบใหม่โดยการแก้ไขปัญหาข้อบกพร่องการแตกหัก และกำหนดความน่าเชื่อถือของการออกแบบผลิตภัณฑ์ ในขณะเดียวกันก็ปรับปรุงส่วนที่ไม่สมเหตุสมผลของวิธีการทดสอบด้วย ตัวอย่างเช่น แรงดันน้ำมันทดสอบถูกตั้งค่าที่แรงดันล็อคสูงสุด ซึ่งสอดคล้องกับสภาพการทำงานที่เลวร้ายที่สุดจริง และถังเก็บของเหลวถูกวางไว้บนคาลิปเปอร์ ซึ่งจะช่วยให้มั่นใจได้ในการตรวจสอบ ความสมเหตุสมผลทำให้ผลการตรวจสอบมีความสมเหตุสมผลมากขึ้น