朗盛推出高度增強型聚酰胺66卡車空氣過濾器托架

商用汽車上的金屬材料替代

降低成本和重量

高動強度

全方位的HiAnt工程技術服務

對兩臺空氣過濾托架的測試證實，含高比例玻璃纖維的增強型聚酰胺也可以用于替代 商用車輛上的金屬材料。這兩臺空氣過濾器將于明年初開始安裝于梅賽德斯奔馳的Actros重卡。這些結構部件由朗盛出品的玻璃纖維占一半重量的聚酰胺66(PA 66)材料Durethan(杜力頓)AKV 50 H2.0制成。它們是第一款用作梅賽德斯奔馳卡車空氣過濾系統承重結構件的塑料托架。“我們推出的這款結構材料與原先采用鋼材設計的部件相比，能夠大幅削減生產成本，但仍能滿足對動強度的高要求。此外，部件的重量共可減少2.9公斤，相當于減輕了原重量一半以上，”朗盛高性能材料業務部商用車輛大客戶經理Jürgen Horstmann表示。

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兩臺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。這款聚酰胺66材料所含玻璃纖維成分達總重量的50%，與原先使用的鋼質部件相比可大幅減少成本，且仍能滿足對動態強度的高要求。

此種托架由BBPKunststoffwerkMarbachBaier GmbH制造，用于Daimler卡車。在設計部件的同時，BBP還為其打造了經濟的制造工藝流程。公司位于德國馬爾巴赫，其模具工程部為幾何結構復雜的部件開發了一套模具理念。“模具中有許多型芯，這要求冷卻系統具備復雜的波狀設計，”BBP總裁Horst Hauke介紹說。

通過酸性測試

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。為測試聚酰胺托架的動強度與功能性，我們在公司自己的顛簸路況測試車道上對多臺汽車的使用壽命進行了測試。“由于我司聚酰胺產品的高硬度與強度，兩臺結構件均高分通過了測試，”朗盛專家Horstmann表示。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)。

高性價比的螺栓連接

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。

拓撲優化和結構分析

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。