朗盛推出高度增强型聚酰胺66卡车空气过滤器托架

商用汽车上的金属材料替代

降低成本和重量

高动强度

全方位的HiAnt工程技术服务

对两台空气过滤托架的测试证实，含高比例玻璃纤维的增强型聚酰胺也可以用于替代 商用车辆上的金属材料。这两台空气过滤器将于明年初开始安装于梅赛德斯奔驰的Actros重卡。这些结构部件由朗盛出品的玻璃纤维占一半重量的聚酰胺66(PA 66)材料Durethan(杜力顿)AKV 50 H2.0制成。它们是第一款用作梅赛德斯奔驰卡车空气过滤系统承重结构件的塑料托架。“我们推出的这款结构材料与原先采用钢材设计的部件相比，能够大幅削减生产成本，但仍能满足对动强度的高要求。此外，部件的重量共可减少2.9公斤，相当于减轻了原重量一半以上，”朗盛高性能材料业务部商用车辆大客户经理Jürgen Horstmann表示。

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两台安装于梅赛德斯奔驰Actros重卡的空气过滤器托架由Durethan AKV 50 H2.0制成。这款聚酰胺66材料所含玻璃纤维成分达总重量的50%，与原先使用的钢质部件相比可大幅减少成本，且仍能满足对动态强度的高要求。

此种托架由BBPKunststoffwerkMarbachBaier GmbH制造，用于Daimler卡车。在设计部件的同时，BBP还为其打造了经济的制造工艺流程。公司位于德国马尔巴赫，其模具工程部为几何结构复杂的部件开发了一套模具理念。“模具中有许多型芯，这要求冷却系统具备复杂的波状设计，”BBP总裁Horst Hauke介绍说。

通过酸性测试

空气过滤器和安装在其下方的挡泥板的总安装重量为7.9公斤。在汽车运行过程中，由于空气过滤器中的灰尘和轮罩拱部件上的污渍，该部件的重量还会有所增加。两台过滤器托架不但要承受过滤器本身和所附挡泥板的重量，还要承受极高的汽车动力作用，例如开到建筑工地深坑时撞击地面所造成的振动。这要求部件设计中塑料托架必须具有与过去使用的钢质托架同样的硬度。为测试聚酰胺托架的动强度与功能性，我们在公司自己的颠簸路况测试车道上对多台汽车的使用寿命进行了测试。“由于我司聚酰胺产品的高硬度与强度，两台结构件均高分通过了测试，”朗盛专家Horstmann表示。此外托架还承受住了高静态负载，例如，当卡车司机在进行车辆维修时将其全部自重施加在空气过滤器上(测试负载：100公斤)。

高性价比的螺栓连接

因为过滤器与托架间是直接用螺栓固定的，无需采用套管，所以与钢质材料相比成本大幅降低。“我们与螺栓制造商合作，设计了一款解决方案，允许部件用螺栓连接数次，如在维修或替换后。托架中的螺栓仍然保持着足够高的预紧力，从而确保空气过滤器罩不会自己松开，”Horstmann介绍说。

拓扑优化和结构分析

作为HiAnt服务的一部分，朗盛在部件开发过程中一直为制造商提供支持。例如，我们在概念阶段完成了一项可行性研究以确定部件是否可采用聚酰胺66(PA 66)材料。朗盛专家通过拓扑优化计算了最具性价比的结构，将所需材料降至最低，而将 刚性提升至最高，同时还考虑到了安装时的空间限制。他们还针对各种负载场景进行了计算机模拟。例如，他们计算了托架在135°C时的动态强度以及-40°C和150°C时驾驶员体重所造成的静态负载。在较高的温度下进行计算是很有必要的，因为有一个托架位于涡轮增压机附近，会在运行过程中逐渐升温。我们将模拟的结果纳入了部件的设计之中。

此外，他们还分析了托架的振动特性，从而通过结构优化的方式将共振频率调节到行驶过程振动频率范围之外，从而避免出现危险的共振频率。