Kao važna komponenta u sustavu motora, glavna funkcija vozila držač filtera je poduprijeti i učvrstiti element filtera kako bi se osiguralo da element filtera zadrži stabilan položaj i pouzdano radno stanje tijekom rada motora. Iako držač filtra nije velik, njegov konstrukcijski dizajn i težina imaju važan utjecaj na performanse cijelog vozila. Posljednjih godina, sa sve strožim globalnim zahtjevima za učinkovitost goriva i zaštitu okoliša, lagani dizajn držača filtera za vozila postao je neizbježan trend.
Osnovna svrha laganog dizajna je:
Poboljšajte učinkovitost goriva: Lagani držač filtra može smanjiti ukupnu masu vozila, smanjiti opterećenje motora i time poboljšati potrošnju goriva i smanjiti emisije ugljičnog dioksida.
Optimizirajte dinamičke performanse vozila: Smanjenje težine karoserije vozila može poboljšati ubrzanje, performanse kočenja i stabilnost upravljanja, posebno pri ubrzavanju, kočenju i vožnji pri velikim brzinama, lagani dizajn može značajno poboljšati upravljanje vozilom.
Smanjite vibracije vozila: Smanjenje težine držača filtra može smanjiti prijenos vibracija motora, smanjiti utjecaj na druge dijelove vozila i poboljšati udobnost vožnje.
Lagana konstrukcija držača filtra nije jednostavno postignuta smanjenjem količine upotrijebljenog materijala, već zahtijeva niz optimizacijskih metoda dizajna kako bi se osiguralo da čvrstoća, krutost i stabilnost držača nisu ugroženi. Slijede neke uobičajene tehnologije laganog dizajna:
(1) Optimizacija odabira materijala
Materijal je ključni čimbenik koji utječe na malu težinu nosača elementa filtera. Tradicionalni nosači filterskih elemenata često koriste metalne materijale visoke gustoće kao što su čelik ili lijevano željezo. Iako ovi materijali imaju veliku čvrstoću i izdržljivost, njihova velika gustoća uzrokuje težinu nosača elementa filtera. S razvojem laganih materijala visoke čvrstoće, dizajn modernih nosača filtarskih elemenata postupno je težio korištenju sljedećih materijala kako bi se postigao cilj male težine:
Aluminijska legura: aluminijska legura ima visoku čvrstoću i nisku gustoću, otprilike je jednu trećinu lakša od čelika i ima dobru otpornost na koroziju te je prikladna za upotrebu u okruženjima s visokim temperaturama i visokim opterećenjem. Aluminijska legura ne samo da može učinkovito smanjiti težinu nosača elementa filtera, već i osigurati njegovu dugoročnu stabilnost u okruženju visoke temperature i vibracija motora. Zbog dobrih učinaka obrade aluminijske legure, često se koristi u velikoj proizvodnji nosača filterskih elemenata.
Magnezijeva legura: Magnezijeva legura ima manju gustoću od aluminijske legure i jedan je od najlakših konstrukcijskih materijala do sada poznatih. Iako legura magnezija nije jaka kao aluminijska legura, ona može učinkovito smanjiti težinu nosača elementa filtera u nekim izvedbama koje ne podnose prekomjerna opterećenja, a njena otpornost na visoke temperature i otpornost na koroziju postupno su poboljšane i postupno se koristi u automobilskoj industriji.
Kompozitni materijali: Plastika i kompozitni materijali od karbonskih vlakana također su važni materijali za lagani dizajn. Plastika visoke čvrstoće i kompozitni materijali lakši su od metalnih materijala i mogu pružiti dobru otpornost na koroziju i otpornost na zamor. Posebno u scenarijima primjene s niskim zahtjevima čvrstoće, kompozitni materijali mogu učinkovito smanjiti težinu nosača elementa filtera.
Plastika visoke čvrstoće: kao što je ojačani najlon, poliester itd., ima dobru čvrstoću i žilavost i može učinkovito ispuniti zahtjeve dizajna nosača elementa filtera. S napretkom tehnologije proizvodnje, izvedba moderne plastike visoke čvrstoće sve je bliža metalima i može pružiti veću fleksibilnost obrade i niže troškove proizvodnje.
(2) Strukturni optimizacijski dizajn
Osim odabira materijala, konstrukcijski dizajn nosača elementa filtera također je ključ za postizanje male težine. Optimiziranjem konstrukcijskog dizajna može se smanjiti nepotrebna potrošnja materijala uz zadržavanje čvrstoće i krutosti nosača. Uobičajene metode strukturne optimizacije uključuju:
Dizajn šuplje strukture: Šuplja struktura je uobičajena metoda laganog dizajna. Dizajniranjem šupljine unutar nosača elementa filtera, ne samo da se može smanjiti upotreba materijala, već se može smanjiti i ukupna težina. Šuplja struktura može učinkovito smanjiti težinu nosača bez žrtvovanja njegove čvrstoće i krutosti, te je prikladna za dizajn nosača filterskih elemenata koji zahtijevaju veću nosivost. Šuplji dizajn obično se podvrgava preciznoj mehaničkoj analizi kako bi se osiguralo da čvrstoća nosača neće biti znatno oštećena tijekom smanjenja težine.
Dizajn rebara: Dizajn rebara ili rebara može učinkovito povećati krutost i čvrstoću nosača elementa filtera i spriječiti deformiranje nosača pod velikim opterećenjem i vibracijama. Dizajn rebra obično ima razuman geometrijski oblik kako bi se materijal koncentrirao u području koje treba izdržati veće naprezanje, čime se smanjuje upotreba materijala dok se osigurava čvrstoća nosača.
Dizajn rešetkaste strukture: rešetkasta struktura koristi se za podjelu strukture nosača u više malih jedinica. Razumnim projektiranjem oblika i debljine svake male jedinice, raspodjela materijala može se optimizirati kako bi se postigla svrha smanjenja težine. Ovaj strukturni dizajn obično se kombinira s modernim inženjerskim tehnologijama kao što je analiza konačnih elemenata (FEA) kako bi se osiguralo da je korištenje materijala u svakoj jedinici optimalno uravnoteženo.
Integrirani dizajn: tradicionalni nosači filterskih elemenata često zahtijevaju više dijelova za sastavljanje. Kroz integrirani dizajn, funkcije više dijelova mogu se kombinirati u cjelokupnu strukturu, čime se smanjuje broj dijelova i složenost spajanja i sastavljanja. Integrirani dizajn ne samo da smanjuje težinu, već također poboljšava učinkovitost proizvodnje i može smanjiti kontaktno trenje između dijelova i smanjiti pojavu kvarova.
Optimizirajte način spajanja: Dio za spajanje nosača elementa filtera važan je dio konstrukcijskog dizajna. Optimiziranjem načina spajanja, poput zavarivanja, zakivanja ili uređaja za brzo spajanje, može se smanjiti složenost i broj dijelova nosača. Osim toga, upotreba laganih konektora ili integriranih spojnih komponenti može učinkovito smanjiti ukupnu težinu.
