對(duì)兩臺(tái)空氣過濾托架的測(cè)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(tái)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(PA66)材料Durethan(杜力頓)AKV50H2.0制成。它們是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?!拔覀兺瞥龅倪@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(duì)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(tái)安裝于梅賽德斯奔馳Actros重卡的空氣過濾器托架由DurethanAKV50H2.0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(duì)動(dòng)態(tài)強(qiáng)度的高要求。
此種托架由BBP Kunststoffwerk Marbach BaierGmbH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(guó)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HorstHauke介紹說。
通過酸性測(cè)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(huì)有所增加。兩臺(tái)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(cè)試聚酰胺托架的動(dòng)強(qiáng)度與功能性,我們?cè)诠咀约旱念嶔ぢ窙r測(cè)試車道上對(duì)多臺(tái)汽車的使用壽命進(jìn)行了測(cè)試?!坝捎谖宜揪埘0樊a(chǎn)品的高硬度與強(qiáng)度,兩臺(tái)結(jié)構(gòu)件均高分通過了測(cè)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(cè)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。“我們與螺栓制造商合作,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(huì)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?cè)诟拍铍A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(PA66)材料。朗盛專家通過拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算了具性價(jià)比的結(jié)構(gòu),將所需材料降至低,而將剛性提升至高,同時(shí)還考慮到了安裝時(shí)的空間限制。他們還針對(duì)各種負(fù)載場(chǎng)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(huì)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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