张灿为 张伟栋 杨勇
摘 要:文章简要介绍了制动软管台架耐久验证方法,针对台架耐久出现的故障,从仿真分析和台架进行原因确认。针对原因制订了优化方案,同样从仿真分析和台架对优化方案进行效果确认,问题得到了解决。
关键词:液压制动软管;台架耐久;破裂
中图分类号:U463.55 文献标识码:A 文章编号:1671-7988(2020)03-134-03
前言
行车必制动,制动性能关乎整个车辆的安全,整个制动系统的零件均被设定为安全件。其中液压制动软管总成作为制动系统中重要的零件之一,它是一种连接于制动硬管和卡钳之间的柔性导管,由制动软管和管接头通过永久性联接而成。
液压制动软管总成的作用有两个:一是传输或存储供卡钳加压时的流体压力介质,以达到制动的目的,这就要求满足一定的密封性;二是在传输流体介质的同时满足悬架与车身之间相对运动的需求,这就要求软管比较柔软,且具有较高的韧性和耐屈挠性。
1 台架耐久破裂问题
为了快速验证某车型软管在生命周期内的耐屈挠性,在台架上进行模拟实车耐久试验。根据实车悬架跳动的行程和转向的角度,设定模拟台架的跳动行程和转向角度。
由于该车型悬架跳动存在上极限、中间状态、下极限3种工况,转向存在左转限、中间状态、右极限3种工况,将跳动和转向进行组合则前悬架存在9种极限工况。台架上需要将这9种极限工况都模拟出来,设定台架振动循环方式如下:
参数设定完毕后,台架模拟实车耐久试验正式开始。当台架运行至跳动17万次后,软管在连接支架处出现开裂、漏油(如下图2所示),不满足设计要求(跳动≥62万次、转向≥48萬次后软管无泄漏、裂纹等异常现象)。
2 问题解析
2.1 原因分析
故障件产生破裂的部位在支架与护套连接处,软管的布置如下图3所示。通过与新件的对比,初步判断故障原因:护套距离支架较近,且护套与支架分别为两个独立的部件,在其连接处容易产生应力集中。在软管运动过程中,支架与护套连接处长期受突变应力,最终产生疲劳开裂。
2.2 理论确认
为了进一步确认原因,分别从理论和台架进行分析验证。首先在理论上引入仿真软件对软管进行全行程(上下跳,左右转向工况)动态分析(如上图5所示),分析结果(如下图6所示)表明护套与支架间的应力较大,达到了70N(要求≤30N),与推断的结果一致。
2.3 台架确认
同时在台架上制作两组样件,其中第一组去掉软管上的护套,第二组部分去除软管与护套间粘合胶,减小软管与护套间的滑移力,随后开始模拟实车工况耐久试验。
第一组样件在试验进行到100万次后,软管仍未出现任何异常现象。第二组样件在试验进行到10万次后,护套开始产生滑移,当试验结束后(达到62万次),护套与支架之间的间隙已经由初始的0增大至30mm,如下图7所示。
从试验结果来看,护套与支架间存在较大的应力,护套的布置是软管破裂的主要原因。
3 问题优化
3.1 优化方案
护套的位置是导致软管破裂的主要原因,而护套的作用是避免软管与减振器干涉磨损,所以护套不能取消,那么问题解决思路是从护套的布置位置下手。由于台架验证试验时护套相对支架滑移了30mm,所以初步考虑将护套布置在距离支架30mm的地方。同时为了改善护套内部的应力,将原有长护套分割为三段小护套,考虑护套间隙过大会导致护套失去保护作用,综合考虑将护套间距设为10mm,结构如下图8、图9所示。
3.2 理论确认
优化方案的验证同样分为理论和台架进行,对优化后的结构进行全行程动态仿真分析(如相下图10),分析结果显示优化后软管上的最大应力为14N(如下图11所示),满足设计要求(≤30N)。
3.3 台架确认
将优化后的样件装在台架上模拟实车耐久,当试验运行至62万次后,软管无开裂、胶轮无滑移等异常现象。继续追加试验至100万次,试验结果与之前相同,仍无任何异常。
通过上述分析和试验证明,优化后的方案确认有效,更改护套的位置及形状,既不影响护套保护软管的作用,同时优化了软管上的应力,解决了软管漏油的问题。
4 结语
通过本次对液压制动软管台架耐久破裂问题的分析、对策、验证,在保留护套原有保护功能的情况下,解决了破裂问题。本文研究内容对后续液压制动软管的设计开发、护套的布置、问题的解决提供了思路,有一定的参考价值。
参考文献
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