商用汽車上的金屬材料替代
降低成本和重量
高動(dòng)強(qiáng)度
全方位的HiAnt工程技術(shù)服務(wù)
對兩臺空氣過濾托架的測試證實(shí)，含高比例玻璃纖維的增強(qiáng)型聚酰胺也可以用于替代 商用車輛上的金屬材料。這兩臺空氣過濾器將于明年初開始安裝于梅賽德斯奔馳的Actros重卡。這些結(jié)構(gòu)部件由朗盛出品的玻璃纖維占一半重量的聚酰胺66(PA 66)材料Durethan(杜力頓)AKV 50 H2.0制成。它們是第一款用作梅賽德斯奔馳卡車空氣過濾系統(tǒng)承重結(jié)構(gòu)件的塑料托架。“我們推出的這款結(jié)構(gòu)材料與原先采用鋼材設(shè)計(jì)的部件相比，能夠大幅削減生產(chǎn)成本，但仍能滿足對動(dòng)強(qiáng)度的高要求。此外，部件的重量共可減少2.9公斤，相當(dāng)于減輕了原重量一半以上，”朗盛高性能材料業(yè)務(wù)部商用車輛大客戶經(jīng)理Jürgen Horstmann表示。
兩臺安裝于梅賽德斯奔馳Actros重卡的空氣過濾器托架由Durethan AKV 50 H2.0制成。這款聚酰胺66材料所含玻璃纖維成分達(dá)總重量的50%，與原先使用的鋼質(zhì)部件相比可大幅減少成本，且仍能滿足對動(dòng)態(tài)強(qiáng)度的高要求。
此種托架由BBPKunststoffwerkMarbachBaier GmbH制造，用于Daimler卡車。在設(shè)計(jì)部件的同時(shí)，BBP還為其打造了經(jīng)濟(jì)的制造工藝流程。公司位于德國馬爾巴赫，其模具工程部為幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部件開發(fā)了一套模具理念�！澳＞咧杏性S多型芯，這要求冷卻系統(tǒng)具備復(fù)雜的波狀設(shè)計(jì)，”BBP總裁Horst Hauke介紹說。
通過酸性測試
空氣過濾器和安裝在其下方的擋泥板的總安裝重量為7.9公斤。在汽車運(yùn)行過程中，由于空氣過濾器中的灰塵和輪罩拱部件上的污漬，該部件的重量還會有所增加。兩臺過濾器托架不但要承受過濾器本身和所附擋泥板的重量，還要承受極高的汽車動(dòng)力作用，例如開到建筑工地深坑時(shí)撞擊地面所造成的振動(dòng)。這要求部件設(shè)計(jì)中塑料托架必須具有與過去使用的鋼質(zhì)托架同樣的硬度。為測試聚酰胺托架的動(dòng)強(qiáng)度與功能性，我們在公司自己的顛簸路況測試車道上對多臺汽車的使用壽命進(jìn)行了測試�！坝捎谖宜揪埘０樊a(chǎn)品的高硬度與強(qiáng)度，兩臺結(jié)構(gòu)件均高分通過了測試，”朗盛專家Horstmann表示。此外托架還承受住了高靜態(tài)負(fù)載，例如，當(dāng)卡車司機(jī)在進(jìn)行車輛維修時(shí)將其全部自重施加在空氣過濾器上(測試負(fù)載：100公斤)。
高性價(jià)比的螺栓連接
因?yàn)檫^濾器與托架間是直接用螺栓固定的，無需采用套管，所以與鋼質(zhì)材料相比成本大幅降低�！拔覀兣c螺栓制造商合作，設(shè)計(jì)了一款解決方案，允許部件用螺栓連接數(shù)次，如在維修或替換后。托架中的螺栓仍然保持著足夠高的預(yù)緊力，從而確�？諝膺^濾器罩不會自己松開，”Horstmann介紹說。
拓?fù)鋬?yōu)化和結(jié)構(gòu)分析
作為HiAnt服務(wù)的一部分，朗盛在部件開發(fā)過程中一直為制造商提供支持。例如，我們在概念階段完成了一項(xiàng)可行性研究以確定部件是否可采用聚酰胺66(PA 66)材料。朗盛專家通過拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算了最具性價(jià)比的結(jié)構(gòu)，將所需材料降至最低，而將 剛性提升至最高，同時(shí)還考慮到了安裝時(shí)的空間限制。他們還針對各種負(fù)載場景進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬。例如，他們計(jì)算了托架在135°C時(shí)的動(dòng)態(tài)強(qiáng)度以及-40°C和150°C時(shí)駕駛員體重所造成的靜態(tài)負(fù)載。在較高的溫度下進(jìn)行計(jì)算是很有必要的，因?yàn)橛幸粋�(gè)托架位于渦輪增壓機(jī)附近，會在運(yùn)行過程中逐漸升溫。我們將模擬的結(jié)果納入了部件的設(shè)計(jì)之中。
此外，他們還分析了托架的振動(dòng)特性，從而通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方式將共振頻率調(diào)節(jié)到行駛過程振動(dòng)頻率范圍之外，從而避免出現(xiàn)危險(xiǎn)的共振頻率。
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