Som en vigtig komponent i motorsystemet er køretøjets hovedfunktion filterholder er at understøtte og fastgøre filterelementet for at sikre, at filterelementet bevarer en stabil position og pålidelig arbejdstilstand under driften af motoren. Selvom filterholderen ikke er stor i størrelse, har dens strukturelle design og vægt en vigtig indflydelse på hele køretøjets ydeevne. I de senere år, med de stadig strengere globale krav til brændstofeffektivitet og miljøbeskyttelse, er det lette design af køretøjsfilterholdere blevet en uundgåelig trend.
Kerneformålet med letvægtsdesign er:
Forbedre brændstofeffektiviteten: Den lette filterholder kan reducere køretøjets samlede masse, reducere belastningen på motoren og dermed forbedre brændstoføkonomien og reducere kuldioxidemissioner.
Optimer køretøjets dynamiske ydeevne: Reduktion af køretøjets vægt kan forbedre acceleration, bremseevne og håndteringsstabilitet, især ved acceleration, bremsning og kørsel ved høje hastigheder, kan letvægtsdesign forbedre køretøjets håndtering betydeligt.
Reducer køretøjets vibrationer: Reduktion af vægten af filterholderen kan reducere transmissionen af motorvibrationer, reducere påvirkningen på andre dele af køretøjet og forbedre kørekomforten.
Filterholderens lette design opnås ikke blot ved at reducere mængden af anvendt materiale, men kræver en række optimeringsdesignmetoder for at sikre, at holderens styrke, stivhed og stabilitet ikke påvirkes. Følgende er nogle almindelige letvægtsdesignteknologier:
(1) Materialevalgsoptimering
Materiale er en nøglefaktor, der påvirker filterelementets lette vægt. Traditionelle filterelementbeslag bruger ofte metalmaterialer med høj densitet, såsom stål eller støbejern. Selvom disse materialer har høj styrke og holdbarhed, får deres høje tæthed filterelementbeslaget til at være tungt. Med udviklingen af lette og højstyrkematerialer har designet af moderne filterelementbeslag gradvist haft en tendens til at bruge følgende materialer for at nå målet om letvægt:
Aluminiumslegering: Aluminiumslegering har høj styrke og lav densitet, er omkring en tredjedel lettere end stål og har god korrosionsbestandighed og er velegnet til brug i høje temperaturer og høje belastningsmiljøer. Aluminiumslegering kan ikke kun effektivt reducere vægten af filterelementbeslaget, men også sikre dets langsigtede stabilitet i motorens høje temperatur- og vibrationsmiljø. På grund af den gode forarbejdningsydelse af aluminiumslegering bruges den ofte i storstilet produktion af filterelementbeslag.
Magnesiumlegering: Magnesiumlegering har en lavere densitet end aluminiumslegering og er et af de letteste strukturelle materialer, der er kendt til dato. Selvom magnesiumlegering ikke er så stærk som aluminiumslegering, kan den effektivt reducere vægten af filterelementbeslaget i nogle designs, der ikke bærer for store belastninger, og dets høje temperaturbestandighed og korrosionsbestandighed er gradvist blevet forbedret, og det er gradvist blevet brugt i bilindustrien.
Kompositmaterialer: Plast- og kulfiberkompositmaterialer er også vigtige materialer til letvægtsdesign. Højstyrke plast og kompositmaterialer er lettere end metalmaterialer og kan give god korrosionsbestandighed og udmattelsesbestandighed. Især i anvendelsesscenarier med lave styrkekrav kan kompositmaterialer effektivt reducere vægten af filterelementbeslaget.
Højstyrkeplast: såsom forstærket nylon, polyester osv., har god styrke og sejhed og kan effektivt opfylde designkravene til filterelementbeslaget. Med fremskridt inden for fremstillingsteknologi kommer ydeevnen af moderne højstyrkeplast tættere og tættere på metaller og kan give højere forarbejdningsfleksibilitet og lavere produktionsomkostninger.
(2) Strukturelt optimeringsdesign
Ud over valget af materialer er det strukturelle design af filterelementbeslaget også nøglen til at opnå letvægt. Ved at optimere det strukturelle design kan unødvendigt materialeforbrug reduceres, samtidig med at beslagets styrke og stivhed bevares. Almindelige strukturelle optimeringsmetoder omfatter:
Hul struktur design: Hul struktur er en almindelig metode til letvægtsdesign. Ved at designe et hulrum inde i filterelementets beslag kan ikke kun materialeforbruget reduceres, men også den samlede vægt kan reduceres. Den hule struktur kan effektivt reducere vægten af beslaget uden at ofre dets styrke og stivhed og er velegnet til design af filterelementbeslag, der kræver højere bæreevne. Det hule design gennemgår sædvanligvis præcis mekanisk analyse for at sikre, at beslagets styrke ikke bliver meget påvirket, mens vægten reduceres.
Ribbedesign: Designet af ribberne eller ribberne kan effektivt forbedre stivheden og styrken af filterelementbeslaget og forhindre beslaget i at deformeres under høj belastning og vibrationer. Ribdesignet antager normalt en rimelig geometrisk form for at koncentrere materialet i det område, der skal modstå større belastning, og derved reducere brugen af materialer og samtidig sikre beslagets styrke.
Gitterstrukturdesign: Gitterstrukturen bruges til at opdele beslagets struktur i flere små enheder. Ved rimeligt at designe formen og tykkelsen af hver lille enhed, kan fordelingen af materialer optimeres for at opnå formålet med vægtreduktion. Dette strukturelle design kombineres normalt med moderne ingeniørteknologier såsom finite element analyse (FEA) for at sikre, at brugen af materialer i hver enhed er optimalt afbalanceret.
Integreret design: Traditionelle filterelementbeslag kræver ofte flere dele at samle. Gennem integreret design kan funktionerne af flere dele kombineres til en samlet struktur, hvorved antallet af dele og kompleksiteten af tilslutning og montering reduceres. Integreret design reducerer ikke kun vægten, men forbedrer også produktionseffektiviteten og kan reducere kontaktfriktion mellem dele og reducere forekomsten af fejl.
Optimer forbindelsesmetoden: Tilslutningsdelen af filterelementbeslaget er en vigtig del af det strukturelle design. Ved at optimere forbindelsesmetoden, såsom svejsning, nitning eller hurtigforbindelsesanordninger, kan kompleksiteten og antallet af dele af beslaget reduceres. Derudover kan brugen af letvægtsstik eller integrerede forbindelseskomponenter effektivt reducere den samlede vægt.
