A motorrendszer fontos elemeként, a jármű fő funkciójaként szűrőtartó célja a szűrőelem megtámasztása és rögzítése annak biztosítására, hogy a szűrőelem stabil helyzetét és megbízható működési állapotát megtartsa a motor működése során. Bár a szűrőtartó nem nagy méretű, szerkezeti felépítése és súlya jelentős hatással van az egész jármű teljesítményére. Az elmúlt években az üzemanyag-hatékonyság és a környezetvédelem egyre szigorodó globális követelményei miatt a járműszűrőtartók könnyű kialakítása elkerülhetetlen trendté vált.
A könnyű kialakítás alapvető célja:
Az üzemanyag-hatékonyság javítása: A könnyű szűrőtartó csökkentheti a jármű össztömegét, csökkenti a motor terhelését, ezáltal javítja az üzemanyag-fogyasztást és csökkenti a szén-dioxid-kibocsátást.
A jármű dinamikus teljesítményének optimalizálása: A jármű karosszériájának súlyának csökkentése javíthatja a gyorsulást, a fékezési teljesítményt és a kezelési stabilitást, különösen gyorsításkor, fékezéskor és nagy sebességgel történő vezetéskor, a könnyű kialakítás jelentősen javíthatja a jármű kezelhetőségét.
Csökkentse a jármű vibrációját: A szűrőtartó súlyának csökkentése csökkentheti a motor rezgésének átvitelét, csökkentheti a jármű más részeit érő hatást, és javíthatja a vezetési kényelmet.
A szűrőtartó könnyű kialakítása nem egyszerűen a felhasznált anyag mennyiségének csökkentésével érhető el, hanem egy sor optimalizálási tervezési módszert igényel annak biztosítása érdekében, hogy a tartó szilárdsága, merevsége és stabilitása ne legyen hatással. Íme néhány elterjedt könnyűszerkezetes tervezési technológia:
(1) Anyagkiválasztás optimalizálása
Az anyag kulcsfontosságú tényező, amely befolyásolja a szűrőelem-tartók könnyű súlyát. A hagyományos szűrőelem-tartók gyakran használnak nagy sűrűségű fémanyagokat, például acélt vagy öntöttvasat. Bár ezek az anyagok nagy szilárdságúak és tartósak, nagy sűrűségük miatt a szűrőelem konzolja nehéz. A könnyű és nagy szilárdságú anyagok kifejlesztésével a modern szűrőelem-konzolok tervezése fokozatosan a következő anyagok felhasználására irányult a könnyű súlyozás céljának elérése érdekében:
Alumíniumötvözet: Az alumíniumötvözet nagy szilárdságú és alacsony sűrűségű, körülbelül egyharmadával könnyebb, mint az acél, és jó korrózióállósággal rendelkezik, és alkalmas magas hőmérsékletű és nagy terhelésű környezetben való használatra. Az alumíniumötvözet nemcsak hatékonyan csökkentheti a szűrőelem konzoljának súlyát, hanem biztosítja annak hosszú távú stabilitását a motor magas hőmérsékletű és vibrációs környezetében. Az alumíniumötvözet jó feldolgozási teljesítménye miatt gyakran használják szűrőelem-tartók nagyüzemi gyártásában.
Magnéziumötvözet: A magnéziumötvözet sűrűsége kisebb, mint az alumíniumötvözeté, és a mai napig az egyik legkönnyebb szerkezeti anyag. Bár a magnéziumötvözet nem olyan erős, mint az alumíniumötvözet, hatékonyan csökkentheti a szűrőelem-tartó súlyát néhány olyan kialakításban, amelyek nem viselnek túlzott terhelést, és magas hőmérséklet- és korrózióállóságát fokozatosan javították, és fokozatosan használják az autóiparban.
Kompozit anyagok: A műanyagok és a szénszálas kompozit anyagok szintén fontos anyagok a könnyű kialakításhoz. A nagy szilárdságú műanyagok és kompozit anyagok könnyebbek, mint a fémek, és jó korrózióállóságot és fáradtságállóságot biztosítanak. Különösen alacsony szilárdsági követelmények melletti alkalmazási forgatókönyvek esetén a kompozit anyagok hatékonyan csökkenthetik a szűrőelem konzoljának súlyát.
Nagy szilárdságú műanyagok: például megerősített nylon, poliészter stb., Jó szilárdsággal és szívóssággal rendelkeznek, és hatékonyan megfelelnek a szűrőelem-tartó tervezési követelményeinek. A gyártástechnológia fejlődésével a modern nagyszilárdságú műanyagok teljesítménye egyre közelebb kerül a fémekhez, és nagyobb feldolgozási rugalmasságot és alacsonyabb gyártási költségeket biztosíthat.
(2) Strukturális optimalizálási tervezés
Az anyagok megválasztása mellett a szűrőelem konzoljának szerkezeti kialakítása is kulcsa a könnyű súly elérésének. A szerkezeti kialakítás optimalizálásával csökkenthető a felesleges anyagfelhasználás, miközben a konzol szilárdsága és merevsége megmarad. A leggyakoribb szerkezeti optimalizálási módszerek a következők:
Üreges szerkezet kialakítása: Az üreges szerkezet a könnyű tervezés általános módszere. A szűrőelem konzolon belüli üreg kialakításával nem csak az anyagfelhasználás, hanem a teljes tömeg is csökkenthető. Az üreges szerkezet hatékonyan csökkentheti a konzol súlyát anélkül, hogy feláldozná szilárdságát és merevségét, és alkalmas a nagyobb teherbírást igénylő szűrőelem-tartók kialakítására. Az üreges kialakítás általában precíz mechanikai elemzésen megy keresztül annak biztosítására, hogy a konzol szilárdságát ne befolyásolja nagymértékben a súlycsökkentés.
Borda kialakítása: A bordák vagy bordák kialakítása hatékonyan növelheti a szűrőelem konzoljának merevségét és szilárdságát, és megakadályozza a konzol deformálódását nagy terhelés és vibráció hatására. A borda kialakítása általában ésszerű geometriai formát vesz fel, hogy az anyagot arra a területre koncentrálja, amelynek nagyobb igénybevételnek kell ellenállnia, ezáltal csökkentve az anyagfelhasználást, miközben biztosítja a konzol szilárdságát.
Rácsszerkezet kialakítása: A rácsszerkezet a konzol szerkezetének több kis egységre való felosztására szolgál. Az egyes kis egységek alakjának és vastagságának ésszerű megtervezésével az anyagok elosztása optimalizálható a súlycsökkentés céljának elérése érdekében. Ezt a szerkezeti kialakítást általában olyan modern mérnöki technológiákkal kombinálják, mint például a végeselem-elemzés (FEA), hogy biztosítsák az anyagok felhasználásának optimális kiegyensúlyozását az egyes egységekben.
Integrált kialakítás: A hagyományos szűrőelem-tartókonzolok összeszereléséhez gyakran több alkatrész szükséges. Az integrált tervezés révén több alkatrész funkciói kombinálhatók egy átfogó szerkezetbe, ezáltal csökkenthető az alkatrészek száma, valamint a csatlakoztatás és összeszerelés bonyolultsága. Az integrált kialakítás nemcsak a súlyt csökkenti, hanem javítja a gyártási hatékonyságot, valamint csökkentheti az alkatrészek közötti érintkezési súrlódást és csökkentheti a meghibásodások előfordulását.
A csatlakozási mód optimalizálása: A szűrőelem konzoljának csatlakozási része a szerkezeti tervezés fontos része. A csatlakozási mód optimalizálásával, például hegesztéssel, szegecseléssel vagy gyorscsatlakozó eszközökkel csökkenthető a konzol bonyolultsága és alkatrészeinek száma. Ezenkívül a könnyű csatlakozók vagy az integrált csatlakozóelemek használata hatékonyan csökkentheti a teljes tömeget.
