Som en viktig komponent i motorsystemet är fordonets huvudfunktion filterhållare är att stödja och fixera filterelementet för att säkerställa att filterelementet bibehåller ett stabilt läge och tillförlitligt arbetsläge under motorns drift. Även om filterhållaren inte är stor i storlek har dess strukturella design och vikt en viktig inverkan på hela fordonets prestanda. Under de senaste åren, med de allt strängare globala kraven på bränsleeffektivitet och miljöskydd, har den lätta designen av fordonsfilterhållare blivit en oundviklig trend.
Huvudsyftet med lättviktsdesign är:
Förbättra bränsleeffektiviteten: Den lätta filterhållaren kan minska fordonets totala massa, minska belastningen på motorn och därmed förbättra bränsleekonomin och minska koldioxidutsläppen.
Optimera fordonets dynamiska prestanda: Att minska fordonets vikt kan förbättra acceleration, bromsprestanda och hanteringsstabilitet, särskilt när du accelererar, bromsar och kör i höga hastigheter, kan lättviktsdesign förbättra fordonets hantering avsevärt.
Minska fordonsvibrationer: Att minska filterhållarens vikt kan minska överföringen av motorvibrationer, minska påverkan på andra delar av fordonet och förbättra körkomforten.
Filterhållarens lätta design uppnås inte bara genom att minska mängden material som används, utan kräver en rad optimeringsdesignmetoder för att säkerställa att hållarens styrka, styvhet och stabilitet inte påverkas. Följande är några vanliga lättviktsdesigntekniker:
(1) Materialvalsoptimering
Materialet är en nyckelfaktor som påverkar filterelementets lätta vikt. Traditionella filterelementfästen använder ofta högdensitetsmetallmaterial som stål eller gjutjärn. Även om dessa material har hög hållfasthet och hållbarhet, gör deras höga densitet att filterelementfästet blir tungt. Med utvecklingen av lätta och höghållfasta material har designen av moderna filterelementfästen gradvis tenderat att använda följande material för att uppnå målet om lättvikt:
Aluminiumlegering: Aluminiumlegering har hög hållfasthet och låg densitet, är ungefär en tredjedel lättare än stål och har god korrosionsbeständighet och är lämplig för användning i miljöer med hög temperatur och hög belastning. Aluminiumlegering kan inte bara effektivt minska vikten på filterelementets fäste, utan också säkerställa dess långsiktiga stabilitet i motorns höga temperatur och vibrationsmiljö. På grund av aluminiumlegeringens goda bearbetningsprestanda används den ofta i storskalig produktion av filterelementfästen.
Magnesiumlegering: Magnesiumlegering har en lägre densitet än aluminiumlegering och är ett av de lättaste konstruktionsmaterialen som är kända hittills. Även om magnesiumlegering inte är lika stark som aluminiumlegering, kan den effektivt minska vikten på filterelementfästet i vissa konstruktioner som inte bär överdrivna belastningar, och dess höga temperaturbeständighet och korrosionsbeständighet har gradvis förbättrats, och den har gradvis använts i bilindustrin.
Kompositmaterial: Plast och kolfiberkompositmaterial är också viktiga material för lättviktsdesign. Höghållfasta plaster och kompositmaterial är lättare än metallmaterial och kan ge god korrosionsbeständighet och utmattningsbeständighet. Speciellt i applikationsscenarier med låga hållfasthetskrav kan kompositmaterial effektivt minska vikten på filterelementets fäste.
Höghållfast plast: såsom förstärkt nylon, polyester, etc., har god styrka och seghet och kan effektivt uppfylla designkraven för filterelementfäste. Med framsteg inom tillverkningsteknologin kommer prestandan hos moderna höghållfasta plaster närmare och närmare metaller och kan ge högre bearbetningsflexibilitet och lägre produktionskostnader.
(2) Strukturell optimeringsdesign
Förutom valet av material är den strukturella designen av filterelementfästet också nyckeln till att uppnå lättvikt. Genom att optimera den strukturella designen kan onödig materialanvändning minskas samtidigt som fästets styrka och styvhet bibehålls. Vanliga strukturoptimeringsmetoder inkluderar:
Ihålig strukturdesign: Ihålig struktur är en vanlig metod för lättviktsdesign. Genom att utforma ett hålrum inuti filterelementets fäste kan inte bara materialanvändningen minskas, utan även den totala vikten minskas. Den ihåliga strukturen kan effektivt minska vikten på fästet utan att offra dess styrka och styvhet, och är lämplig för design av filterelementfästen som kräver högre bärförmåga. Den ihåliga konstruktionen genomgår vanligtvis en exakt mekanisk analys för att säkerställa att fästets styrka inte kommer att påverkas mycket samtidigt som vikten minskar.
Ribbdesign: Utformningen av ribborna eller ribborna kan effektivt förbättra styvheten och styrkan hos filterelementets fäste och förhindra att fästet deformeras under hög belastning och vibrationer. Ribbdesignen antar vanligtvis en rimlig geometrisk form för att koncentrera materialet i det område som behöver tåla större påfrestningar, och därigenom minska materialanvändningen samtidigt som fästets styrka säkerställs.
Rutnätskonstruktion: Rutnätsstrukturen används för att dela upp konsolens struktur i flera små enheter. Genom att rimligt utforma formen och tjockleken på varje liten enhet kan fördelningen av material optimeras för att uppnå syftet med viktminskning. Denna strukturella design kombineras vanligtvis med modern ingenjörsteknik som finita elementanalys (FEA) för att säkerställa att materialanvändningen i varje enhet är optimalt balanserad.
Integrerad design: Traditionella filterelementfästen kräver ofta flera delar att montera. Genom integrerad design kan flera delars funktioner kombineras till en övergripande struktur, och därigenom minska antalet delar och komplexiteten i anslutning och montering. Integrerad design minskar inte bara vikten utan förbättrar också produktionseffektiviteten och kan minska kontaktfriktionen mellan delar och minska förekomsten av fel.
Optimera anslutningsmetoden: Anslutningsdelen av filterelementets fäste är en viktig del av strukturell design. Genom att optimera anslutningsmetoden, såsom svetsning, nitning eller snabbkopplingsanordningar, kan komplexiteten och antalet delar av fästet reduceras. Dessutom kan användningen av lätta kontakter eller integrerade anslutningskomponenter effektivt minska den totala vikten.
