Как разработать суппорт тормозной: Смазка суппортов: как, чем и зачем?

Posted on by alexxlab

Тормозной суппорт — снятие, разборка, замена Нива ВАЗ 21213, 21214, 2131 lada 4×4

Примечание.
Замена тормозного диска подразумевает снятие ступицы. См. здесь.

Вывешиваем и снимаем переднее колесо.

Головкой «на 10» отворачиваем болт крепления направляющих кронштейнов шлангов…

…и снимаем направляющие.

Головкой «на 14» отворачиваем перепускной болт тормозного шланга одного контура.

Отводим шланг с перепускным болтом.

Штуцер шланга с двух сторон уплотнен медными шайбами.

Аналогично отсоединяем тормозной шланг другого контура.

Снимаем блок цилиндров с суппортом тормоза (см. тут).

Вынимаем тормозные колодки.

Зажав суппорт тормоза в тиски с накладками губок из мягкого металла, выколоткой страгиваем фиксатор блока цилиндров.

Одновременно утапливаем фиксатор блока цилиндров стержнем диаметром 3–4 мм и, ударяя молотком с пластмассовым бойком по блоку цилиндров, начинаем сдвигать блок по направляющим суппорта тормоза.

Сдвинув блок цилиндров на 1,5–2,0 мм, вынимаем стержень.
Молотком с пластмассовым бойком или киянкой выбиваем блок цилиндров из направляющих суппорта.

Блок цилиндров и суппорт тормоза.

Вынимаем фиксатор и его пружину из гнезда блока тормозных цилиндров.

Фиксатор входит в отверстие суппорта и ограничивает перемещения блока цилиндров.

Сборку и установку переднего тормозного механизма проводим в обратной последовательности.

Для облегчения сборки снимаем напильником фаски с направляющих блока цилиндров.

Утопив фиксатор в гнездо блока, вставляем блок в пазы суппорта.
Молотком с пластмассовым бойком забиваем блок цилиндров, пока фиксатор не войдет в отверстие суппорта.

Для снятия направляющей колодок…

…снимаем верхний прижимной рычаг аналогично нижнему рычагу (см. тут).

Головкой «на 10» отворачиваем болт крепления переднего кожуха к направляющей колодок.

Зубилом расконтриваем два болта крепления направляющей колодок к поворотному кулаку.

Ключом «на 17» отворачиваем нижний болт.

Верхний болт удобнее отвернуть головкой.

Снимаем передний кожух…

…и направляющую колодок.

Демонтировать тормозной диск и его защитный кожух можно только после снятия ступицы (см. тут).

При затяжке перепускных болтов обратите внимание, что положение тормозных шлангов определяют направляющие кронштейны.

Сборку проводим в обратной последовательности и прокачиваем тормозную систему (cм. Прокачка тормозной системы).

Заклинили поршни тормозных цилиндров что делать?

Добро пожаловать!
Тормозные цилиндры – благодаря ним осуществляется торможение, а без поршней которые в них находятся данные цилиндры работать совсем не будут, поэтому если выходит из строя поршень, то приходиться идти в автомагазин и покупать новый тормозной цилиндр, потому что без тормозов ездить страшно и тем более опасно, но не во всех случаях поршни перестают работать навсегда, иногда их можно будет оживить а о том как это сделать, мы и напишем подробно в этой статье.

Примечание!
Для работы вам нужно будет запастись: Домкратом для того чтобы поднять какую либо сторону у автомобиля, а так же баллонным ключом и возможно придётся ещё запастись кирпичами, а так же возможно пригодиться ещё основной набор гаечных ключей и головок!

Краткое содержание:

  • Ремонт поршня тормозного цилиндра
  • Дополнительный видео-ролик

Как понять то что поршни тормозного цилиндра не работоспособны?
Дайте ответим на этот вопрос прежде чем перейдём к ремонту поршней, а именно неработоспособным (То есть поршни не перемещаются в цилиндре), поршни признаются если они вообще не двигаются и стоят при этом на одном своём месте, вследствие чего с автомобилем а именно с тормозами начинает происходить ряд проблем, то есть автомобиль не может нормально ехать потому что он постоянно тормозить хотя на педаль тормоза вы вообще не жмёте, а может быть и такое что машина будет ехать но тормозить она при этом будет гораздо хуже чем это положено, в общём давайте разберёмся почему выходит из строя эти поршни цилиндра.

Время от времени уплотнительное кольцо (Указано на фото ниже стрелкой) которое по кругу облегает поршень либо изнашивается, либо же в нём образуются микро трещинки через которые начинает внутрь самого поршня где находиться смазка попадать грязь и вследствие чего поршень приход в негодность.

А так же поршень может просто закиснуть в тормозном суппорте, а случиться это может из-за наших дорог которые в зимний период все в основном посыпаны песком с солью, а тормозная система находиться вить в самой нижней части автомобиля и поэтому на неё при резком торможение, да и вообще при движение летит вся эта соль которая понемногу доводит ситуацию до того что поршень просто ржавеет, другим языком он просто закисает, в связи с чем его потом будет очень трудно сдвинуть со своего места и тем самым он перестаёт двигаться а значит и работать.

Ещё кстати можно очень легко понять если у вас поршень какой то закис, в том случае если у вашего автомобиля увеличивается расход топлива по трассе, а так же если машина начала как уже было сказано ранее хуже ехать, а так же если вы заметили то что на нейтральной передачи машина начала понемногу притормаживать, ещё это можно понять если машину начинает нести в занос на зимней дороге от торможения, всё это говорит о том что поршень у вас перестал работать.

1) В самом начале операции, вам нужно будет снять колесо с автомобиля.

Примечание!
Когда кстати будете снимать колесо с автомобиля, попробуйте его крутнуть когда оно будет находиться в воздухе, если он будет тормозить тогда у вас действительно пришёл в негодностью какой то поршень!

2) После того как у вас колесо будет снято, сразу же снимите вслед за ним суппорт с автомобиля для того чтобы достать из него тормозной поршень который не работает. (О том как снять тормозной суппорт на передне-приводных автомобилях, см. в статье: «Замена тормозного суппорта на ВАЗ 2109», а о том как снять данный суппорт на классике, смотрите «вот в этой статье»)

3) Теперь когда суппорт будет снят с автомобиля, вам нужно будет разыскать тиски, либо очень сильный компрессор, для того чтобы извлечь поршень из тормозного цилиндра, так вот если у вас будут тиски, тогда подойдите к ним и зажмите сам поршень а за суппорт после того как зажмёте поршень тяните при этом, и тем самым поршень снимется со своего установочного места.

Примечание!
В том случае если у вас не будет тисков, тогда возьмите в руки компрессор или же ещё что ни будь,  где воздух может выходить под давлением и тем самым засуньте шланг от компрессора в небольшое отверстие суппорта, а именно туда куда у вас подсоединяется сам тормозной шланг и после этого включите компрессор и поршень вылетит из своего установочного места!

4)  Далее возьмите снятый поршень в руки и осмотрите его, если вы обнаружите на нём следы ржавчина как показано стрелкой на фото ниже, тогда их придётся удалить при помощи какого ни будь химического средства либо же при помощи ещё чего ни будь (Хороший пример очищения поршня от ржавчины, показан в одном из видео-роликов чуть ниже), а после того как ржавчина будет удалена осмотрите ещё и в добавок сам тормозной суппорт и в завершение соберите все ранее снятые детали в обратном порядке снятию и в самом конце проверьте их работоспособность.

Примечание!
Всё же новый поршень стоит в магазине на наши отечественные автомобили не слишком дорого, поэтому если у вас будет возможность тогда всё же лучше замените его на новый а старый выбросите, потому что кто знает через какое время он начнёт снова гнить, может он даже недели не продержится и тем самым вам опять придётся разбирать всю тормозную систему, и да кстати если будет на нём порвал пыльник тогда такой поршень уже обязательно вам нужно будет заменить на новый, так как во внутреннюю часть уже попала грязь и вывести её оттуда вряд ли удастся, да тем более там ещё будет смазка, поэтому как говориться сами решайте ремонтировать поршень или же менять на новый!

Дополнительный видео-ролик:
Если вы хотите знать о том как извлечь поршень из тормозного цилиндра на передне-приводных автомобилях на примере ВАЗ 2109, тогда просмотрите чуть ниже видео-ролик, в котором это всё подробно объясняется:

Суппорты для дисковых тормозов

Суппорты для дисковых тормозов бывают разных размеров и конфигураций, в том числе с фиксированным суппортом, многопоршневыми конструкциями и более современными однопоршневыми плавающими суппортами, которые также могут содержать стояночный тормоз с механическим приводом. Излишне говорить, что суппорты дисковых тормозов претерпели ряд конструктивных изменений, которые по-прежнему делают их более адаптируемыми к импортным автомобилям последних моделей.

Например, в ранних гоночных и высокотехнологичных автомобилях использовались роторы большого диаметра, многопоршневые, фиксированные суппорты, которые имели достаточную тормозную площадь, чтобы остановить автомобиль без использования обычного вакуумного усилителя. Поскольку современные импортные модели тяжелее и используют колеса меньшего диаметра, чем легкие гоночные автомобили, конструкция суппорта эволюционировала от дорогих многопоршневых конструкций к однопоршневым, гидравлическим или вакуумным плавающим суппортам, которые используются сегодня.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УСТРОЙСТВО СУППОРТА
В отличие от барабанных тормозов, дисковые тормоза не создают эффекта сервопривода и поэтому должны полагаться исключительно на гидравлическое давление, чтобы прижать тормозные колодки к ротору. Поскольку к колодке дискового тормоза должно быть приложено огромное давление, соотношение между ходом педали тормоза и ходом поршня суппорта очень велико. Например, ход педали тормоза в один дюйм может потребоваться для перемещения поршней переднего суппорта всего на несколько тысячных дюйма.

Таким образом, зазоры между тормозной колодкой и ротором очень важны для обеспечения правильной высоты педали тормоза и отклика. Чтобы уменьшить зазор между колодкой и ротором, дисковые роторы обрабатываются до биения менее нескольких тысячных дюйма и отклонения толщины ротора менее нескольких десятитысячных дюйма. Чтобы улучшить экономию топлива, инженеры разработали уплотнения поршня суппорта, которые отводят поршень суппорта на несколько тысячных дюйма от тормозного диска. Инженеры также начали использовать герметичные колесные подшипники с нулевым осевым люфтом, чтобы контролировать и уменьшать зазор между колодками и ротором. В целом, современные дисковые тормоза вносят большой вклад в поиск высокопроизводительных и экономичных автомобилей.

НЕИСПРАВНОСТИ КОНТРОЛЯ СУППОРТА
Теоретически суппорты дисковых тормозов должны служить очень долго и безотказно. Однако в реальном мире тормозные суппорты живут в очень неблагоприятной среде, которая включает в себя тепловые повреждения от длительного торможения, механические повреждения, вызванные дорожным мусором, и, конечно же, коррозионные повреждения, вызванные зимней влажностью и дорожной солью.

Пыльник поршня суппорта — это деталь тормозного суппорта, которая чаще всего выходит из строя. Хотя поршень суппорта достаточно прочный, порванный резиновый чехол часто подвергает поршень загрязнению и коррозии. Когда пыльник выходит из строя, грязь мигрирует под уплотнение поршня, что, в свою очередь, создает канавку износа на поверхности поршня. Продолжительное воздействие позволяет влаге загрязнять тормозную жидкость и еще больше разъедать поршень и отверстие суппорта. Ржавая коррозия в конечном итоге приводит к тому, что поршень суппорта прилипает к тормозной колодке, что приводит к чрезмерному и неравномерному износу тормозной колодки.

Дорожная соль также вызывает заедание плавающего суппорта направляющими штифтами и неравномерный износ внутренней и внешней колодок. Дорожная соль также может привести к заклиниванию прокачного винта суппорта в корпусе суппорта, что не позволяет технику прокачать суппорт во время обычной процедуры обслуживания. Когда в корпусе суппорта сломан штуцер для выпуска воздуха, обычно необходимо заменить суппорт в сборе.

ПРОВЕРКА СУППОРТА
Поршни тормозного суппорта предназначены для компенсации износа тормозных колодок, выдвигаясь по мере износа накладки тормозной колодки. Следовательно, при установке новых колодок поршень суппорта должен полностью сидеть в корпусе суппорта, чтобы новые колодки могли скользить по ротору диска. Если пыльник поршня чистый, податливый и плотно прилегает к суппорту, поршень можно безопасно установить на место. Однако, если чехол поршня порвался и позволил грязи и влаге проникнуть под уплотнение поршня, суппорт в сборе следует восстановить или заменить.

Существует несколько мнений относительно посадки поршня суппорта. Один утверждает, что гибкий тормозной шланг можно временно сжать с помощью специальных фиксирующих плоскогубцев, чтобы предотвратить обратное попадание мусора из установленного поршня суппорта в антиблокировочную тормозную систему и главный цилиндр. Другая школа мысли рекомендует использовать инструмент для удержания педали тормоза, чтобы выжать педаль тормоза примерно наполовину. Эта процедура выталкивает поршни главного цилиндра через компенсационные порты главного цилиндра и блокирует любую обратную промывку в антиблокировочной системе и системе главного цилиндра.

Некоторые техники считают, что сдавливание тормозного шланга ускоряет выход из строя внутреннего вкладыша на тормозных шлангах, которые могут быть закалены погодными условиями. С другой стороны, некоторые технические специалисты считают, что сжатие тормозного шланга является единственным методом, который полностью предотвращает обратное попадание мусора в антиблокировочную систему тормозов и главный цилиндр.

В любом случае прокачной винт должен быть тщательно пропитан проникающей смазкой перед началом обслуживания тормозов. В большинстве случаев для посадки поршня можно использовать обычный С-образный хомут. Когда поршень садится, можно использовать вакуумный спускной клапан для сбора старой тормозной жидкости, когда она выходит из спускного винта.

СОВЕТЫ ПО ВОССТАНОВЛЕНИЮ СУППОРТА
В большинстве сервисных руководств рекомендуется выталкивать старый поршень из отверстия суппорта сжатым воздухом. К сожалению, поршень и остаточная тормозная жидкость могут выйти очень бурно, что может привести к травмам и повреждению краски на транспортных средствах и оборудовании. Чтобы этого не произошло, используйте С-образный зажим для постепенного выталкивания поршня из отверстия по мере того, как сжатый воздух подается на впускное отверстие. Кроме того, накройте суппорт и С-образный хомут салфеткой, чтобы собрать лишнюю тормозную жидкость, когда поршень выходит из пыльника и уплотнения.

При установке пыльника суппорта всегда используйте подходящее приспособление для равномерного вдавливания пыльника поршня в суппорт. Перед запрессовкой поршня в отверстие суппорта всегда смазывайте поршень и уплотнение поршня тормозной жидкостью или хорошей смазкой для тормозных поршней. Затем используйте инструмент типа плоскогубцев или инструмент, предназначенный для расширения пыльника по поверхности поршня. Наконец, используйте небольшую доску или аналогичный инструмент, чтобы аккуратно продвинуть поршень через уплотнение в отверстие суппорта.

При установке тормозной колодки помните, что в некоторых конструкциях тормозов может потребоваться нанесение смазки для суппорта между антискрипными прокладками и самой тормозной колодкой. Кроме того, обязательно установите новое оборудование суппорта, чтобы предотвратить дребезжание суппорта на неровных дорожных покрытиях и предотвратить щелчок тормозных колодок при легком торможении.

Не забывайте, что опоры и направляющие суппорта должны быть очищены и смазаны водо- и термостойкой синтетической смазкой для направляющих суппорта перед повторной установкой суппорта. Если суппорт был снят или заменен, обязательно установите новые медные шайбы при повторной установке тормозного шланга, чтобы предотвратить попадание воздуха в суппорт. После правильной установки и прокачки тормозного суппорта также важно установить резиновый колпачок на винт для прокачки тормозов, чтобы предотвратить коррозию винта в суппорте. После завершения обслуживания тормозов педаль тормоза следует накачать до соприкосновения тормозных колодок с поверхностью ротора. Наконец, уровень тормозной жидкости следует проверить перед выездом автомобиля из сервисного отсека.

ПРОДАЖА ТОРМОЗНЫХ СУППОРТОВ
Необходимость замены тормозных суппортов во многом зависит от условий их эксплуатации. Суппорты могут очень долго выживать в сухом умеренном климате. С другой стороны, суппорты могут прослужить всего несколько лет во влажном климате, изобилующем дорожной солью. Что касается вариантов обслуживания или замены, мастерская может восстановить суппорт или заменить его пустым восстановленным суппортом, загруженным восстановленным суппортом или новым суппортом. Как всегда, большая часть процесса принятия решений зависит от экономической эффективности замены и ожиданий клиента в отношении эффективности и долговечности тормозов.

Проектирование и анализ однопоршневого плавающего тормозного суппорта – IJERT

Проектирование и анализ однопоршневого плавающего тормозного суппорта

Паван Кумар Кашьяп

Асст. Проф. Факультет машиностроения JSS Техническая академия

Нойда

Дипанк Арья

Студентка машиностроительного факультета JSS Техническая академия

Нойда

Кишан Гупта

Студентка машиностроительного факультета JSS Техническая академия Образование

Нойда

Каушал Кумар

Студент факультета машиностроения Академия технического образования JSS

Нойда

М. Шахбаз Хан

Студент факультета машиностроения Академия технического образования JSS

Реферат

Нойда Безопасная эксплуатация автомобиля требует постоянной регулировки его скорости и направления движения в зависимости от интенсивности движения на дороге. Система рулевого управления, протектор шин и тормозная система обычно определяют управляемость автомобиля на дороге. Основной функцией тормозной системы является снижение скорости транспортного средства или его остановка, в зависимости от того, что необходимо. Тормозная система должна быть спроектирована таким образом, чтобы безопасно работать в любых условиях, включая ровные и неровные дороги, мокрую, сухую или скользкую дорогу, легко загруженный или полностью загруженный автомобиль, торможение на повороте или торможение на прямом пути и т. д. Следующая работа изучает оптимизированная конструкция однопоршневого суппорта с плавающим дисковым тормозом. Дисковые тормоза обеспечивают лучшее тормозное усилие, легкий вес, более простую конструкцию и лучшую ремонтопригодность.
Этот суппорт предназначен для импровизации тормозной системы автомобиля Mini Baja и двухколесных транспортных средств. Лучший доступный тормозной суппорт на рынке — это тормозная система Wilwood. Эта конструкция направлена ​​на снижение веса тормозного суппорта в сборе при увеличении прочности корпуса суппорта, а также на снижение деформации из-за работы при высокой температуре по сравнению с OEM, доступными на рынке.

Тормозной суппорт моделируется и анализируется с учетом всех условий движения. Моделирование выполняется в SolidWorks 2016 и анализируется с помощью FEA в ANSYS 19.2 Academic. Полученный суппорт испытывается на давление и нагрузки на суппорт и его влияние на движение транспортного средства, а результаты изучаются на смещения/деформации и напряжения на суппорте.

Ключевые слова: Тормозная система, Дисковые тормоза, Тормозной суппорт, Снижение веса, Повышение прочности, Анализ конечных элементов.

  1. ВВЕДЕНИЕ

    Тормозная система в автомобиле играет решающую роль. Требуется для снижения скорости транспортного средства или полной остановки движущегося транспортного средства. Это в основном делается путем рассеивания кинетической энергии транспортного средства в тепло за счет трения. В настоящее время тормозные системы бывают различных типов.

    Основными используемыми тормозными системами являются механическая тормозная система, гидравлическая тормозная система и пневматическая тормозная система. Барабанные тормоза состоят из барабанных тормозных колодок, приводимых в действие педальной системой на ободе автомобиля. При нажатии на педаль барабаны прижимаются к круглым стенкам обода. Между тормозной колодкой и ободом возникает трение, и скорость автомобиля снижается. В дисковой тормозной системе или гидравлической тормозной системе диск из металлического сплава или углеродного композита оснащен ступицей колеса, а поперек диска закреплен суппорт, удерживающий его. Суппорт состоит из тормозных колодок между губками, которые удерживают движущийся диск. Тормозная система этого типа более мощная, чем механическая тормозная система. Пневматическая тормозная система работает так же, как гидравлическая тормозная система, с той лишь разницей, что для торможения используется сжатый воздух. Эта система обычно используется в большегрузных транспортных средствах.

    Следующая тормозная система относится к гидравлической тормозной системе. В этой статье рассматривается конструкция однопоршневого плавающего тормозного суппорта. Тормозные суппорты бывают двух типов: плавающие тормозные суппорты и фиксированные тормозные суппорты. Плавающие тормозные суппорты имеют односторонний поршень. Неподвижные тормозные суппорты имеют обе стороны поршня (поршней) диска. Плавающие тормозные суппорты называются так потому, что они перемещаются или плавают в другую сторону при торможении, чтобы поддерживать плавное торможение без деформации диска. В фиксированном тормозном суппорте, когда тормоза задействованы, поршни с обеих сторон диска прижимаются к диску, чтобы включить тормоза. Неподвижные тормозные суппорты более сложны по конструкции и тяжелее по сравнению с плавающими тормозными суппортами. Компонентами тормозного суппорта являются (1) корпус суппорта (2) поршень суппорта (3) втягивающее уплотнение (4) фрикционные колодки (5) выпускной канал и (6) порт впуска жидкости. Основная функция суппорта заключается в поддержке тормозных колодок и прижимной силы, прилагаемой поршнем. Важным аспектом суппорта является высокая

    жесткость и прочность, но при этом он должен быть легче по весу.

    Гидравлическая тормозная система — однопоршневой плавающий тормозной суппорт

    Как мы знаем, тормозная система используется для остановки транспортного средства путем рассеивания кинетической энергии транспортного средства в виде тепла посредством трения. В гидравлической тормозной системе диск или пластина соединены с колесом с помощью ступицы. Этот диск проходит через набор зажимов, называемых суппортом, который удерживает диск, пока нажата педаль тормоза. При нажатии на педаль усилие передается на поршень главного цилиндра, который с огромным давлением впрыскивает тормозную жидкость в поршень(и) тормозного суппорта. Поршень суппорта, в свою очередь, прижимает тормозные колодки к диску. Когда колодка и диск соприкасаются, создается сила трения, и автомобиль останавливается. В случае тормозного суппорта плавающего типа, когда тормозная колодка движется к диску и прилипает к нему, не остается места для большего срабатывания, поэтому суппорт отплывает от колеса на плавающих штифтах. Это приводит к полному срабатыванию диска и тормозной колодки.

    Рис. 1. Поплавок тормозного суппорта при торможении

  2. МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ Основной целью исследования является разработка тормозного суппорта, который должен быть максимально оптимизирован по весу и в то же время должен иметь достаточную прочность и жесткость, чтобы противостоять силам и давлению. В этом разделе описаны шаги, необходимые для разработки такого тормозного суппорта.

    1. Планирование проекта

      Поскольку на рынке доступно множество тормозных суппортов, очень важно установить определенные цели при проектировании. Отмечено, что в двухколесных транспортных средствах и транспортных средствах BAJA в основном используются двухпоршневые тормозные суппорты. Но необходимое усилие можно легко получить с помощью одиночных поршней. Поэтому было принято решение спроектировать суппорт только с однопоршневой системой. Необходимо решить, следует ли использовать фиксированный штангенциркуль или плавающий штангенциркуль. Было замечено и рассчитано, что усилия, необходимые для остановки транспортного средства, могут быть созданы с помощью плавающего тормозного суппорта. Кроме того, использование плавающего тормозного суппорта снижает вес всей системы. Как правило, тормозные суппорты OEM используют два уплотнения в узле поршневого суппорта. Один используется для отвода поршня назад при отпускании тормоза, а другой — для предотвращения попадания воды, грязи или других посторонних веществ. Эти функции могут быть выполнены с помощью

      одинарное уплотнительное кольцо. Тормозные суппорты крепятся с помощью монтажной пластины и плавают на плавающих штифтах отдельно. Итак, необходимо было разработать систему, исключающую этот сложный монтаж. После рассмотрения всех ограничений, предлагаемых существующим суппортом, мы пришли к целям конструкции суппорта.

      Все задачи, необходимые для достижения объема проектов, упорядочены в соответствии с их зависимостью друг от друга. Он начинается с изучения динамики автомобиля с последующим расчетом диаметра отверстия тормозного поршня по отношению к диаметру поршня главного цилиндра. После расчета сил и диаметра отверстия начинается моделирование суппорта. Губки сконструированы таким образом, чтобы противостоять силам, которые поршень оказывает на колодки и диск. Вся сборка спроектирована и смоделирована в SolidWorks 2016. Затем смоделированный калибр подвергается структурному анализу в ANSYS 19..2 Академический. Анализ и стимуляция выполняются с использованием метода конечных элементов.

    2. Силовые соображения и расчеты

      Для безопасного применения тормозной системы транспортного средства необходим правильный расчет движения транспортного средства. Неправильный расчет сил может привести к недостаточному торможению транспортного средства или чрезмерному торможению транспортного средства, что опасно в обоих случаях. Поэтому тормозные силы и моменты на передней и реальной осях следует рассчитывать с учетом всех параметров и ограничений. Механика тормозной системы рассчитывается с использованием основ вращения, сил и моментов. Рассмотрим транспортное средство массой W, действующее вниз от его центра тяжести c на высоте h и в центре колесной базы b, как показано на рисунке. Две силы реакции действуют на переднюю ось и заднюю ось R1 и R2 соответственно. Сумма этих сил реакции равна весу автомобиля. Непримиримо, что должно быть трение между землей и шиной. Пусть сила трения, оказываемая передними и задними колесами, равна f1 и f2 соответственно. На скорости 60 км/ч при резком торможении автомобиль должен остановиться в течение 5 секунд и на расстоянии менее 10 метров тормозного пути. Если рассматривать 1 секунду как время реакции водителя, общее время остановки транспортного средства должно быть в пределах 6 секунд и менее 10 метров. Скорость замедления с использованием законов движения получается равной 4,9.05 м/с2. Тормозная система разработана для автомобиля Baja или двухколесного транспортного средства, поэтому вес транспортного средства, включая водителя, составляет 250 кгс или 2500 Н. Используя основы механики, все силы в направлении/оси не должны нарушать устойчивость транспортного средства. . Следовательно, Fx

      = 0, Fy = 0 и Fz = 0. Кроме того, момент, создаваемый вдоль центра тяжести транспортного средства при торможении, не должен опрокидывать транспортное средство, поэтому сумма всех моментов должна быть равна нулю. На рисунке ниже f1 и f2 расположены по оси x. Сумма f1 и f2 будет равна силе, действующей на двигатель автомобиля. Следовательно,

      = 1 + 2

      Но сила, действующая на тело, равна произведению его массы на ускорение,

      = 1 + 2 = =

      Наконец, 1 + 2 = (1)

      Точно так же сумма всех сил в направлении Y должна быть равна нулю. В этом направлении действует только вес автомобиля и силы реакции. Следовательно,

      = 1 2 = 0

      1 + 2 = (2)

      Теперь, когда все силы учтены, большую роль в устойчивости автомобиля играет и момент. Суммировать моменты, создаваемые всеми силами, действующими на автомобиль при торможении, будет очень удобно, если он будет рассчитываться в центре тяжести; только для простоты расчета. Следовательно, в центре тяжести, если момент против часовой стрелки принять за положительный, а момент по часовой стрелке принять за отрицательный согласно рисунку, то уравнение момента будет,

      = 0

      1. + 2. + 2. 1. = 0

      2 2

      (1 + 2) + (2 1). = 0 (3)

      2

      Если упростить это уравнение, используя уравнения 1 и 2, появится формула для сил реакции.

      отдельный главный цилиндр для передней и задней оси). Требуемый главный цилиндр должен создавать достаточное давление, чтобы сила могла создаваться в пределах допустимого размера тормозного поршня. В данном случае главный цилиндр с диаметром отверстия 19Используется 0,05 мм (0,625 дюйма). При использовании этого главного цилиндра давление, создаваемое внутри цилиндра, составляет 3,071 МПа. Это давление будет одинаковым во всей системе и будет передаваться на тормозной суппорт. Для размеров поршня-в основном диаметра поршня суппорта требуется тормозное усилие, действующее на диск.

      Когда автомобиль движется по земле, шины получают крутящий момент от двигателя, чтобы двигаться вперед. Этот крутящий момент на каждой шине создается силой трения между шиной и землей. При торможении этому крутящему моменту необходимо противодействовать. Это может быть сделано только другим крутящим моментом, равным и противоположным по направлению. Это достигается действием тормозных колодок на тормозной диск, как показано на рисунке. Трение, создаваемое между диском и тормозными колодками, должно быть достаточным для создания такого же крутящего момента, как и в шинах. Но размер колеса является одним из ограничений размера диска. Диаметр используемой шины составляет 22 дюйма (558,8 мм). Поэтому используемый диск должен быть оптимального размера, чтобы поместиться внутри колеса вместе с суппортами. Для этого решено использовать диск диаметром 170 мм.0003

      1 = +

      2

      (4)

      Сценарий

      . Приравнивая моменты, получаем

      2 = (5)

      2

      Обе силы реакции рассчитываются по всем относительным значениям, и значения для R1 и R2 составляют 1788,8 Н и 711,2 Н соответственно. Используя эти значения, рассчитываются силы трения на передней оси и задней оси, и результаты равны f1=670 Н и f2=266 Н.

      Рис. 2. Все силы и моменты, действующие на автомобиль

    3. Расчет диаметра отверстия

      После расчета сил трения, отвечающих за движение колес автомобиля, необходимо рассчитать диаметр отверстия поршня суппорта. Механика расчета начинается с приложения усилия водителем к педали тормоза. Замечено, что нормальная сила, приложенная мужчиной 95-го процентиля, составляет 350

      .

      Н. усилие умножается на рычаг 5, обеспечиваемый педалью. Затем эта сила увеличивается до 1750 Н и раздваивается до 875 Н на каждый цилиндр (мы рассматриваем

      ftyre x rtyre = fdisc x rdisc

      µшина x R1 x rшина = µдиск x Fb x rдиск

      Рис. 3. Крутящий момент, воздействующий на диск и шину, должен быть одинаковым и противоположным по направлению

      Из приведенного выше уравнения можно рассчитать силу, с которой тормозной суппорт действует на диск. Значение этой силы оказалось равным 2856 Н. Эта сила на площади поверхности тормозного поршня будет оказывать такое же давление, как и главный цилиндр. Из этого соотношения можно рассчитать диаметр поршня. Итак, сила на единицу площади – это давление, тогда значение диаметра круглого сечения поршня получилось равным 34,42 мм. После получения этого значения 3D-модель тормозного суппорта создается с использованием программного обеспечения САПР, такого как SolidWorks 2016, и будет анализироваться с использованием ANSYS 19. .2 Академический.

    4. 3-D моделирование тормозного суппорта

    После всех необходимых расчетов началось трехмерное моделирование штангенциркуля. Делается это на SolidWorks 2016. SolidWorks — твердый

    моделирование Компьютерная программа для автоматизированного проектирования (CAD) и автоматизированного проектирования (CAE), работающая в Microsoft Windows. SolidWorks издается компанией Dassault Systèmes. Смоделирована базовая конструкция конструкции обычного тормозного суппорта. Окончательная модель суппорта затем должна быть подвергнута структурному анализу, чтобы проверить, может ли он выдерживать нагрузки и напряжения, возникающие при торможении. Некоторые виды модели приведены ниже.

    1. Структурный анализ тормозного суппорта

      Анализ компонента является очень важным шагом, поскольку он позволяет прогнозировать производительность компонента. В современном мире эти симуляции компонентов выполняются с использованием метода, известного как метод конечных элементов. Метод конечных элементов — численный метод решения задач инженерной и математической физики. Типичная область интересов включает структурный анализ, теплообмен, течение жидкости, массоперенос и т. д. Аналитическое решение этих задач обычно требует решения краевых задач для дифференциальных уравнений в частных производных. Постановка задачи методом конечных элементов приводит к системе алгебраических уравнений. Метод аппроксимирует неизвестную функцию по области. Чтобы решить эту проблему, он подразделяет большую систему на более мелкие и простые части, называемые конечными элементами. Простые уравнения, которые моделируют эти конечные элементы, затем собираются в более крупную систему уравнений, которая моделирует всю проблему. Затем МКЭ использует вариационные методы вариационного исчисления для аппроксимации решения путем минимизации соответствующей функции ошибок. Изучение или анализ явления с помощью FEM часто называют анализом конечных элементов (FEA). FEM-анализ корпуса тормозного суппорта и тормозного поршня выполнен в ANSYS Workbench 19. .2 Академический.

      FEM-анализ выполняется в несколько этапов. Эти шаги упорядочены, и последний шаг не может быть выполнен до первого шага. Анализ начинается с изучения 3D-модели компонента, после чего определяется материал компонента и указываются различные соответствующие свойства материала, необходимые для анализа. Затем за процессом следует подразделение компонента на более мелкие и простые элементы в матрице, называемой созданием сетки, затем указание точек или поверхностей всех опор, перемещений, сил, давлений, моментов и т. д. в геометрии компонента с сеткой, эти шаги до сих пор называются предварительной обработкой компонента. Используя эти данные, программное обеспечение автоматически генерирует дифференциальное уравнение второго или третьего порядка, полностью зависящее от конструкций и граничных условий, и решает эти уравнения. Затем определяется информация из решения этих уравнений и представляется в графическом или табличном формате в соответствии с требованиями пользователей к такой информации, как деформация, эквивалентное напряжение/деформация, коэффициент безопасности и т. д. На основе этих результатов определяется слабая часть. компонентов усилены, а чрезмерно спроектированные части оптимизированы. Мы выполняем аналогичные шаги для выполнения структурного анализа корпуса тормозного суппорта и тормозного поршня. Необходимо было выяснить действие сил и

      давление на проектируемые компоненты. Подробный анализ корпуса суппорта и поршня приведен ниже.

      1. Выбор материала

        Выбор материала корпуса суппорта и тормозного поршня является одним из основных факторов, влияющих на долговечность и прочность, а также на вес суппорта. С самого начала было решено использовать алюминиевый сплав для корпуса суппорта из-за его легкого веса по сравнению с чугунным сплавом. Для корпуса суппорта исследуются различные марки алюминиевых сплавов. Окончательный выбор должен был быть сделан между Al 6061 (T6), Al 6063 (T6) и Al 7075 (T6). Эти три сплава уже имеют большую прочность и треть веса по сравнению с серым чугуном марки OEM EN-JL 1060. Al 7075 (T6) выбран при сравнении всех свойств двух других. Соответствующие свойства приведены в таблице ниже. Точно так же углеродистая сталь SAE AISI-1026 была выбрана из двух выбранных углеродистых сталей для тормозного поршня.

        Ал 6061 Т6

        Ал 6063 Т6

        Ал 7075 Т6

        Плотность (кг/м3)

        2700

        2700

        3100

        Коэффициент Пуассона

        0,33

        0,33

        0,32

        Модуль Юнга (ГПа)

        69

        68

        70

        Предел текучести при растяжении (МПа)

        370

        270

        480

        Предельная прочность на растяжение (МПа)

        410

        300

        525

        Таблица 1. Свойства выбранных алюминиевых сплавов

        АИСИ 1018

        АИСИ 1026

        Плотность (кг/м3)

        7900

        7900

        Коэффициент Пуассона

        0,29

        0,29

        Модификация Юнга (ГПа)

        190

        190

        Предел текучести при растяжении (МПа)

        400

        470

        Предельная прочность на растяжение (МПа)

        480

        550

        Таблица 2. Свойства выбранных углеродистых сталей

      2. Зацепление тормозного суппорта

        Процесс создания сетки корпуса тормозного суппорта и поршня выполняется программой Workbench самостоятельно. Существует четыре типа зацепляющих элементов: кирпичи, призмы, тройники и пирамиды. Сетчатый элемент Brick и Prism используется в теле штангенциркуля, потому что они используются, когда направление и количество параметров известны пользователю и могут быть заданы заранее. Размер элемента сетки составляет 1×10-4 м, а всего 28722 узла создаются программным обеспечением на корпусе. Для тормозного поршня размер элемента сетки такой же, и программное обеспечение создает всего 10117 узлов.

        Рис. 4. Зацепление корпуса суппорта

        Рис. 5. Зацепление тормозного поршня

      3. Результат структурного анализа

        После зацепления суппорта и поршня на соответствующих поверхностях задаются граничные условия и на них накладываются параметры. Основное внимание уделяется общей деформации и коэффициенту запаса прочности суппорта и корпуса поршня. Затем проверяются и укрепляются слабые места тела. На корпус суппорта и тормозной поршень ушло около пары итераций. Корпус суппорта и тормозной поршень доработаны и должны работать в суровых условиях, для которых он сделан. Программное обеспечение показывает деформацию и безопасные контуры. Максимальная деформация кузова составила 5,02 х 10-3 м при коэффициенте запаса 9.0003

        2.62. Что касается тормозного поршня, то максимальная деформация составила 1,01 х 10-5 м при коэффициенте запаса прочности 8,855.

        Рис. 6. Контуры деформации корпуса суппорта

        Рис. 7. Коэффициент запаса контуров корпуса суппорта

        Рис. 8. Контуры деформации тормозного поршня

        Рис. 9. Контуры коэффициента запаса тормозного поршня

    2. Уплотнительная канавка тормозного суппорта

      Уплотнительная канавка во внутренней обшивке тормозного суппорта используется для установки резинового уплотнения, чтобы предотвратить утечку тормозного масла при торможении. При выборе материала для уплотнений внутри отверстия суппорта учитываются различные факторы. Его совместимость с тормозной жидкостью, диапазон рабочих температур, диапазон давления жидкости, твердость, условия работы (статические или динамические), прочность на растяжение, сжимаемость и режимы разрушения. Для уплотнений доступны различные материалы: термопластичные эластомеры, резина, жесткие термопласты и т. д. В качестве материала для уплотнений предлагается использовать резиновые уплотнения, такие как нитриловый каучук (NBR) и гидрогенизированный нитриловый каучук (HNBR), которые могут работать при давлении до 150 бар.

      Рис. 10. Геометрия канавки уплотнения механика

      Перед растачиванием стенки цилиндра тормозного суппорта необходимо разобраться в механике канавки уплотнения. При срабатывании тормозов выдвигается поршень, который необходимо отвести от поверхности тормозного диска после отпускания педали тормоза, чтобы не было сопротивления поршня. Кроме того, тормозная жидкость не должна вытекать. Уплотнение выполняет как функцию втягивания поршня, так и функцию предотвращения утечек. При отпускании педали он тянет поршень назад, высвобождая энергию. Это указывает на то, что величина отвода зависит от деформации уплотнения и должна учитываться при выборе канавки уплотнения. Сопротивление поршня и смещение поршня напрямую зависят от втягивания поршня. Если втягивание поршня мало, возникает сопротивление поршня. Чем больше сопротивление поршня, тем больше потеря энергии

      и расход топлива. С учетом факторов деформации уплотнения необходимо выбирать геометрию канавки. В этом случае уплотнительное кольцо выбирается SKF. Уплотнительные кольца сохраняют контактное усилие уплотнения за счет радиальной или осевой деформации в корпусе уплотнения между двумя компонентами машины. Наиболее важными критериями, влияющими на максимальное рабочее давление, при котором могут использоваться уплотнительные кольца в статических радиальных уплотнениях, являются следующие: (1) экструзионный зазор (2) материал (3) уплотняемая жидкость (4) температура. Поэтому здесь используется уплотнительное кольцо OR 34,2 x 3,0 – N70.

    3. Окончательная визуализация тормозного суппорта

    Окончательный корпус суппорта, тормозной поршень, уплотнительное кольцо, впускной и выпускной ниппели, все штифты – плавающие и колодочные штифты и тормозные колодки собираются друг с другом. Окончательный суппорт разработан с учетом того, что для него не потребуется монтажная пластина на стойке колеса. Визуализированное изображение сборки показано ниже.

    Рис. 11. Рендеринг узла тормозного суппорта (1) Корпус суппорта,

    (2) Втягивающее уплотнение, (3) Тормозной поршень, (4) Тормозные колодки, (5) Штифты колодок, (6) Плавающие штифты

  3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В этом документе подробно рассматривается конструкция и анализ тормозного суппорта. Тормозной суппорт проанализирован и оптимизирован до предела, так что вес суппорта уменьшен до 274 граммов, что составляет 65% по сравнению с тормозным суппортом OEM. Но фактор веса не влияет на прочность, долговечность и жесткость корпуса суппорта. Для повышения прочности, жесткости и долговечности суппорта был использован соответствующий материал. Также учитывались другие важные факторы, такие как сложный монтаж. Для установки суппорта не требуется монтажная пластина. Для этого достаточно точек крепления на стойках. Суппорт устойчив к коррозии, поэтому на суппорте не образуется ржавчина, что увеличивает срок службы и срок службы.

Изучение сопротивления и втягивания поршня показало, что использование двух уплотнений не требуется. Задачи обеих печатей может выполнять только одна печать. Кроме того, другие компоненты модифицированы для уменьшения веса, увеличения прочности и снижения стоимости производства и закупок.

ССЫЛКИ

  1. Лимперт, Рудольф Тормозная конструкция и безопасность. Общество автомобильных инженеров, Inc. Издание 3, eISBN: 978-0-7680-5789-8, (2011 г.).

  2. Смит, Кэрролл. Настройтесь на победу. Aero Publishers, Inc. Издание 1, ISBN: 0-87938-071-3. (1978).

  3. Редди, Дж. Н. (2006). Введение в метод конечных элементов Макгроу-Хилла, издание 2, ISBN: 978-0-19-964175-8. (2015).

  4. Ваг Н.П. (2005). Проектирование и анализ сборки модульного суппорта — документ, опубликованный IJSR.

  5. Дхананджая П.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *