Ca o componentă importantă a sistemului motor, funcția principală a vehiculului suport de filtru este de a sprijini și fixa elementul de filtru pentru a se asigura că elementul de filtru menține o poziție stabilă și o stare de lucru fiabilă în timpul funcționării motorului. Deși suportul filtrului nu are dimensiuni mari, designul său structural și greutatea au un impact important asupra performanței întregului vehicul. În ultimii ani, odată cu cerințele globale din ce în ce mai stricte pentru eficiența consumului de combustibil și protecția mediului, designul ușor al suporturilor pentru filtre pentru vehicule a devenit o tendință inevitabilă.
Scopul principal al designului ușor este:
Îmbunătățirea eficienței combustibilului: suportul ușor de filtru poate reduce masa totală a vehiculului, poate reduce sarcina asupra motorului și, astfel, poate îmbunătăți economia de combustibil și poate reduce emisiile de dioxid de carbon.
Optimizați performanța dinamică a vehiculului: reducerea greutății caroseriei vehiculului poate îmbunătăți accelerația, performanța de frânare și stabilitatea manevrării, în special atunci când accelerați, frânați și conduceți la viteze mari, designul ușor poate îmbunătăți semnificativ manevrabilitatea vehiculului.
Reducerea vibrațiilor vehiculului: reducerea greutății suportului filtrului poate reduce transmisia vibrațiilor motorului, reduce impactul asupra altor părți ale vehiculului și poate îmbunătăți confortul de conducere.
Designul ușor al suportului de filtru nu se realizează pur și simplu prin reducerea cantității de material utilizat, ci necesită o serie de metode de optimizare de proiectare pentru a se asigura că rezistența, rigiditatea și stabilitatea suportului nu sunt afectate. Următoarele sunt câteva tehnologii de design ușoare comune:
(1) Optimizarea selecției materialelor
Materialul este un factor cheie care afectează greutatea ușoară a suporturilor elementului de filtrare. Suporturile tradiționale ale elementului de filtrare folosesc adesea materiale metalice de înaltă densitate, cum ar fi oțel sau fontă. Deși aceste materiale au rezistență și durabilitate ridicate, densitatea lor mare face ca suportul elementului de filtrare să fie greu. Odată cu dezvoltarea materialelor ușoare și de înaltă rezistență, designul suporturilor moderne ale elementelor de filtrare a avut tendința treptat de a utiliza următoarele materiale pentru a atinge obiectivul de ușurință:
Aliaj de aluminiu: aliajul de aluminiu are rezistență ridicată și densitate scăzută, este cu aproximativ o treime mai ușor decât oțelul și are o rezistență bună la coroziune și este potrivit pentru utilizare în medii cu temperatură ridicată și încărcare ridicată. Aliajul de aluminiu nu numai că poate reduce în mod eficient greutatea suportului elementului de filtru, dar și poate asigura stabilitatea pe termen lung a motorului în mediul de temperatură ridicată și vibrații. Datorită performanței bune de procesare a aliajului de aluminiu, este adesea folosit în producția la scară largă de suporturi pentru elemente de filtrare.
Aliaj de magneziu: aliajul de magneziu are o densitate mai mică decât aliajul de aluminiu și este unul dintre cele mai ușoare materiale structurale cunoscute până în prezent. Deși aliajul de magneziu nu este la fel de puternic ca aliajul de aluminiu, poate reduce în mod eficient greutatea suportului elementului de filtrare în unele modele care nu suportă sarcini excesive, iar rezistența sa la temperaturi ridicate și rezistența la coroziune au fost îmbunătățite treptat și a fost treptat utilizat în industria auto.
Materiale compozite: Materialele plastice și materialele compozite din fibră de carbon sunt, de asemenea, materiale importante pentru designul ușor. Materialele plastice de înaltă rezistență și materialele compozite sunt mai ușoare decât materialele metalice și pot oferi o bună rezistență la coroziune și rezistență la oboseală. În special în scenariile de aplicare cu cerințe de rezistență scăzute, materialele compozite pot reduce în mod eficient greutatea suportului elementului de filtrare.
Materiale plastice de înaltă rezistență: cum ar fi nailonul armat, poliesterul etc., au rezistență și duritate bune și pot îndeplini în mod eficient cerințele de proiectare ale suportului elementului de filtrare. Odată cu progresul tehnologiei de fabricație, performanța materialelor plastice moderne de înaltă rezistență se apropie din ce în ce mai mult de metale și poate oferi o flexibilitate mai mare de procesare și costuri de producție mai mici.
(2) Proiectare de optimizare structurală
Pe lângă selecția materialelor, designul structural al suportului elementului de filtrare este, de asemenea, cheia pentru obținerea unei ușoare. Prin optimizarea designului structural, utilizarea inutilă a materialelor poate fi redusă, menținând în același timp rezistența și rigiditatea suportului. Metodele comune de optimizare structurală includ:
Proiectarea structurii goale: Structura goală este o metodă comună de proiectare ușoară. Prin proiectarea unei cavități în interiorul suportului elementului de filtrare, nu numai că poate fi redusă utilizarea materialelor, dar și greutatea totală poate fi redusă. Structura goală poate reduce în mod eficient greutatea suportului fără a-i sacrifica rezistența și rigiditatea și este potrivită pentru proiectarea suporturilor elementului de filtrare care necesită o capacitate portantă mai mare. Designul gol este de obicei supus unei analize mecanice precise pentru a se asigura că rezistența suportului nu va fi afectată în mod semnificativ în timp ce se reduce greutatea.
Design nervuri: Designul nervurilor sau nervurilor poate îmbunătăți în mod eficient rigiditatea și rezistența suportului elementului de filtrare și poate împiedica deformarea suportului la sarcină și vibrații mari. Designul nervurii adoptă de obicei o formă geometrică rezonabilă pentru a concentra materialul în zona care trebuie să reziste la o presiune mai mare, reducând astfel utilizarea materialelor, asigurând în același timp rezistența suportului.
Designul structurii grilei: Structura grilei este utilizată pentru a împărți structura suportului în mai multe unități mici. Prin proiectarea rezonabilă a formei și grosimii fiecărei unități mici, distribuția materialelor poate fi optimizată pentru a atinge scopul de reducere a greutății. Acest design structural este de obicei combinat cu tehnologii moderne de inginerie, cum ar fi analiza cu elemente finite (FEA) pentru a se asigura că utilizarea materialelor în fiecare unitate este echilibrată optim.
Design integrat: suporturile tradiționale ale elementului de filtrare necesită adesea mai multe piese pentru a asambla. Prin proiectarea integrată, funcțiile mai multor părți pot fi combinate într-o structură generală, reducând astfel numărul de piese și complexitatea conexiunii și a asamblarii. Designul integrat nu numai că reduce greutatea, dar îmbunătățește și eficiența producției și poate reduce frecarea de contact între părți și poate reduce apariția defecțiunilor.
Optimizați metoda de conectare: partea de conectare a suportului elementului de filtrare este o parte importantă a designului structural. Prin optimizarea metodei de conectare, cum ar fi dispozitivele de sudură, nituire sau conectare rapidă, complexitatea și numărul de părți ale suportului pot fi reduse. În plus, utilizarea conectorilor ușoare sau a componentelor de conectare integrate poate reduce eficient greutatea totală.
