Jako důležitá součást systému motoru, hlavní funkce vozidla držák filtru je podepřít a upevnit filtrační vložku, aby se zajistilo, že si filtrační vložka udrží stabilní polohu a spolehlivý pracovní stav během provozu motoru. Přestože držák filtru není rozměrově velký, jeho konstrukční řešení a hmotnost mají důležitý vliv na výkon celého vozidla. V posledních letech, se stále přísnějšími globálními požadavky na palivovou účinnost a ochranu životního prostředí, se lehká konstrukce držáků filtrů do vozidel stala nevyhnutelným trendem.
Hlavním účelem lehké konstrukce je:
Zlepšení palivové účinnosti: Lehký držák filtru může snížit celkovou hmotnost vozidla, snížit zatížení motoru, a tím zlepšit spotřebu paliva a snížit emise oxidu uhličitého.
Optimalizujte dynamický výkon vozidla: Snížení hmotnosti karoserie vozidla může zlepšit akceleraci, brzdný výkon a stabilitu ovládání, zejména při zrychlování, brzdění a jízdě vysokou rychlostí, lehká konstrukce může výrazně zlepšit ovladatelnost vozidla.
Snížení vibrací vozidla: Snížení hmotnosti držáku filtru může snížit přenos vibrací motoru, snížit dopad na ostatní části vozidla a zlepšit jízdní komfort.
Lehké konstrukce držáku filtru není dosaženo jednoduše snížením množství použitého materiálu, ale vyžaduje řadu optimalizačních metod návrhu, aby se zajistilo, že nebude ovlivněna pevnost, tuhost a stabilita držáku. Níže jsou uvedeny některé běžné technologie lehkého designu:
(1) Optimalizace výběru materiálu
Materiál je klíčovým faktorem ovlivňujícím lehkost držáků filtračních vložek. Tradiční držáky filtračních vložek často používají kovové materiály s vysokou hustotou, jako je ocel nebo litina. Přestože tyto materiály mají vysokou pevnost a odolnost, jejich vysoká hustota způsobuje, že držák filtračního prvku je těžký. S vývojem lehkých a vysoce pevných materiálů má konstrukce moderních držáků filtračních vložek postupně tendenci používat k dosažení cíle odlehčení následující materiály:
Hliníková slitina: Hliníková slitina má vysokou pevnost a nízkou hustotu, je asi o jednu třetinu lehčí než ocel a má dobrou odolnost proti korozi a je vhodná pro použití v prostředí s vysokou teplotou a vysokým zatížením. Hliníková slitina dokáže nejen účinně snížit hmotnost držáku filtračního prvku, ale také zajistit jeho dlouhodobou stabilitu v prostředí vysoké teploty a vibrací motoru. Vzhledem k dobrému zpracovatelskému výkonu hliníkové slitiny se často používá při velkovýrobě držáků filtračních vložek.
Slitina hořčíku: Slitina hořčíku má nižší hustotu než slitina hliníku a je jedním z nejlehčích dosud známých konstrukčních materiálů. Přestože slitina hořčíku není tak pevná jako slitina hliníku, může u některých provedení, která nenesou nadměrné zatížení, účinně snížit hmotnost držáku filtračních vložek a postupně se zlepšuje její odolnost vůči vysokým teplotám a korozi a postupně se používá v automobilovém průmyslu.
Kompozitní materiály: Plasty a kompozitní materiály z uhlíkových vláken jsou také důležitými materiály pro lehký design. Vysoce pevné plasty a kompozitní materiály jsou lehčí než kovové materiály a mohou poskytovat dobrou odolnost proti korozi a únavě. Zejména v aplikačních scénářích s nízkými požadavky na pevnost mohou kompozitní materiály účinně snížit hmotnost držáku filtračního prvku.
Vysokopevnostní plasty: jako je vyztužený nylon, polyester atd., mají dobrou pevnost a houževnatost a mohou účinně splňovat konstrukční požadavky držáku filtračního prvku. S pokrokem výrobní technologie se výkon moderních vysoce pevných plastů stále více přibližuje kovům a může poskytnout vyšší flexibilitu zpracování a nižší výrobní náklady.
(2) Návrh optimalizace konstrukce
Klíčem k dosažení nízké hmotnosti je kromě výběru materiálů také konstrukční řešení držáku filtračního prvku. Optimalizací konstrukčního řešení lze snížit zbytečnou spotřebu materiálu při zachování pevnosti a tuhosti držáku. Mezi běžné metody optimalizace konstrukce patří:
Konstrukce duté konstrukce: Dutá konstrukce je běžnou metodou lehké konstrukce. Navržením dutiny uvnitř držáku filtračního prvku lze nejen snížit použití materiálů, ale také snížit celkovou hmotnost. Dutá konstrukce dokáže účinně snížit hmotnost držáku bez obětování jeho pevnosti a tuhosti a je vhodná pro konstrukci držáků filtračních prvků, které vyžadují vyšší nosnost. Dutý design obvykle prochází přesnou mechanickou analýzou, aby bylo zajištěno, že pevnost držáku nebude výrazně ovlivněna při snížení hmotnosti.
Konstrukce žeber: Konstrukce žeber nebo žeber může účinně zvýšit tuhost a pevnost držáku filtračního prvku a zabránit deformaci držáku při vysokém zatížení a vibracích. Konstrukce žebra obvykle přijímá přiměřený geometrický tvar, aby se materiál soustředil v oblasti, která musí vydržet větší namáhání, čímž se snižuje použití materiálů a zároveň je zajištěna pevnost držáku.
Návrh struktury mřížky: Struktura mřížky se používá k rozdělení konstrukce držáku na několik malých jednotek. Přiměřeným navržením tvaru a tloušťky každé malé jednotky lze optimalizovat rozložení materiálů pro dosažení účelu snížení hmotnosti. Tento konstrukční návrh je obvykle kombinován s moderními inženýrskými technologiemi, jako je analýza konečných prvků (FEA), aby bylo zajištěno, že použití materiálů v každé jednotce je optimálně vyvážené.
Integrovaný design: Tradiční držáky filtračních vložek často vyžadují k sestavení více dílů. Prostřednictvím integrovaného designu lze funkce více dílů kombinovat do celkové struktury, čímž se snižuje počet dílů a složitost spojování a montáže. Integrovaný design nejen snižuje hmotnost, ale také zlepšuje efektivitu výroby a může snížit kontaktní tření mezi díly a snížit výskyt poruch.
Optimalizujte způsob připojení: Spojovací část držáku filtračního prvku je důležitou součástí konstrukčního návrhu. Optimalizací způsobu připojení, jako je svařování, nýtování nebo zařízení pro rychlé připojení, lze snížit složitost a počet dílů držáku. Navíc použití lehkých konektorů nebo integrovaných spojovacích komponent může účinně snížit celkovou hmotnost.
