自2017年起,奔馳Actros重卡將搭載兩臺全新的塑料空氣過濾器,其結構件由朗盛公司Durethan?(杜力頓) AKV 50 H2.0尼龍66制成。Durethan? AKV 50 H2.0是一種玻纖含量達50%的玻纖維增強尼龍66材料。這也是奔馳首次使用塑料結構件作為空氣過濾器中的承重結構件的塑料托架。
據朗盛公司介紹:與原先采用的鋼結構相比,這種材料在滿足動強度指標的同時,可減重2.9公斤,相當于減輕了原重量一半以上。由此可顯著降低產品的制造成本。
安裝于梅賽德斯奔馳Actros重卡的空氣過濾器托架(由Durethan AKV 50 H2.0制成)
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,該部件的重量還會有所增加。兩臺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力作用,例如開到建筑工地深坑時撞擊地面所造成的振動。這要求部件設計中塑料托架必須具有與過去使用的鋼質托架同樣的硬度。
為驗證材料的動強度以及功能性,朗盛在粗糙路面上對樣車的使用壽命進行了測試,結果著實令人滿意。兩臺結構件均高分通過了測試,此外托架還承受住了高靜態負載,例如,當卡車司機在進行車輛維修時將其全部自重施加在空氣過濾器上(測試負載:100公斤)。
安裝于梅賽德斯奔馳Actros重卡的空氣過濾器托架(由Durethan AKV 50 H2.0制成)
因為過濾器與托架間是直接用螺栓固定的,無需采用套管,所以與鋼質材料相比成本大幅降低。“我們與螺栓制造商合作,設計了一款解決方案,允許部件用螺栓連接數次,如在維修或替換后。托架中的螺栓仍然保持著足夠高的預緊力,從而確保空氣過濾器罩不會自己松開,” Horstmann介紹說。
作為HiAnt服務的一部分,朗盛在部件開發過程中一直為制造商提供支持。例如,我們在概念階段完成了一項可行性研究以確定部件是否可采用聚酰胺66(PA 66)材料。朗盛專家通過拓撲優化計算了最具性價比的結構,將所需材料降至最低,而將剛性提升至最高,同時還考慮到了安裝時的空間限制。他們還針對各種負載場景進行了計算機模擬。例如,他們計算了托架在135°C時的動態強度以及-40°C和150°C時駕駛員體重所造成的靜態負載。在較高的溫度下進行計算是很有必要的,因為有一個托架位于渦輪增壓機附近,會在運行過程中逐漸升溫。我們將模擬的結果納入了部件的設計之中。
此外,他們還分析了托架的振動特性,從而通過結構優化的方式將共振頻率調節到行駛過程振動頻率范圍之外,從而避免出現危險的共振頻率。
來源:朗盛
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