Aplikácia a výzvy ľahkej technológie v automatom podvozku

1. Význam ľahkej technológie
Automobilový podvozok sú kľúčové komponenty, ktoré podporujú pohyb vozidla, prenášajú telesnú hmotnosť a zabezpečujú stabilitu a bezpečnosť jazdy. Tradične komponenty podvozku, ako sú rámy, zavesené systémy, systémy riadenia atď., Spravidla používajú materiály s vysokou pevnosťou, ako je oceľ alebo liatina. Aj keď tieto materiály majú dobrú silu a trvanlivosť, tiež sťažujú vozidlo. S rastom trendu ľahkých vozidiel sa zníženie hmotnosti komponentov podvozku stalo kľúčom k zlepšeniu výkonu vozidla a dosiahnutiu zachovania energie a zníženiu emisií.

Aplikácia ľahkej technológie má niekoľko významných výhod:

Znížte spotrebu paliva a emisie: Zníženie hmotnosti tela vozidla priamo znižuje bremeno motora, čím sa znižuje spotreba paliva a emisie oxidu uhličitého, čo pomáha dodržiavať stále prísnejšie environmentálne predpisy.

Vylepšená manipulácia s výkonom a stability jazdy: Zníženie hmotnosti podvozku môže účinne zlepšiť manipuláciu a stabilitu vozidla, čím sa vozidlo zvyšuje najmä pri jazde pri vysokých rýchlostiach a otáčaní.

Vylepšené pohodlie: Ľahké komponenty podvozku pomáhajú znižovať vibrácie tela a zlepšovať pohodlie vozidla. Najmä vtedy, keď sa v systéme odpruženia používajú ľahké materiály, je možné efektívne zlepšiť stabilitu jazdy.

Rozšírená životnosť komponentov: Ľahké vzory si často vyžadujú použitie vysoko výkonných materiálov s vysokou pevnosťou, ktoré nielen znižujú hmotnosť, ale tiež zlepšujú trvanlivosť komponentov a odolnosť proti únave.

2. Implementačná cesta ľahkej technológie
Realizácia ľahkej technológie znižuje hlavne množstvo komponentov podvozku, aby sa zabezpečila ich sila, tuhosť a bezpečnosť. Cesta na dosiahnutie ľahkého hlavne obsahuje nasledujúce aspekty:

Dizajn štrukturálnej optimalizácie
Štrukturálna optimalizácia využíva nástroje, ako je počítačový dizajn (CAD) a analýza konečných prvkov (FEA), na navrhnutie najprimeranejšej štruktúry pomocou najmenšieho množstva materiálov a zároveň zaisťuje výkonnostné požiadavky komponentov podvozku. Prostredníctvom presného výpočtu a simulácie sa zníži zbytočné použitie materiálu a zlepšuje sa pevnosť a tuhosť komponentov. Medzi bežné metódy návrhu konštrukčnej optimalizácie patrí návrh mriežky, optimalizácia topológie a optimalizácia veľkosti.

Používajte materiály s vysokou pevnosťou
Vysoko pevná oceľ (HSS) a oceľ s ultra vysokou silou (UHSS) sú bežné ľahké materiály, ktoré majú nízku hustotu a zároveň zabezpečujú vysokú pevnosť. Použitím týchto vysokopevnostných ocelí je možné znížiť hmotnosť a zároveň zaistiť požiadavky na pevnosť komponentov podvozku. Obzvlášť sa používajú v konštrukčných častiach rámu a tela.

Hliníkové aplikácie
Hliníkové zliatiny sa široko používajú v komponentoch automobilového podvozku kvôli ich vynikajúcim ľahkým vlastnostiam. Hustota hliníka je asi jedna tretina hustoty ocele. Má dobrú odolnosť proti pevnosti a korózii a je vhodný na použitie v systémoch odpruženia, kolesách, podporných rámc a iných komponentov. Okrem toho môžu hliníkové zliatiny zvýšiť aj svoju pevnosť tepelným spracovaním a inými procesmi, aby sa zabezpečilo, že bezpečnosť nie je ovplyvnená.

Aplikácie kompozitných materiálov
V posledných rokoch sa materiály, ako sú kompozity vystužené uhlíkom (CFRP) a sklenené vlákna vystužené kompozity (GFRP), postupne používané v komponentoch automobilového podvozku. Materiál z uhlíkových vlákien sa stal ideálnym materiálom pre ľahkú váhu kvôli svojej extrémne ľahkej hmotnosti a vynikajúcej pevnosti v ťahu, najmä v závodných automobiloch a vysokovýkonných automobiloch. Kompozity ponúkajú nielen významné úspory hmotnosti, ale tiež zvyšujú pevnosť a odolnosť proti korózii. Kompozitné materiály sú drahšie a zatiaľ sa vo vozidlách na hromadnom trhu nestali bežné.

Vyrobené z zliatiny hliníka-magnéium a zliatiny titánu
Zliatiny hliníka-magnéium a zliatiny titánu sú materiály, ktoré sa v posledných rokoch postupne propagovali v špičkových modeloch. Tieto zliatinové materiály sú ľahšie ako zliatiny hliníka a majú lepšiu odolnosť proti korózii. Postupne sa používajú v niektorých vysoko výkonných komponentoch podvozku, ako sú riadiace systémy, zavesené systémy a brzdové systémy.

3. Príklady aplikácií ľahkej technológie
zavesenie
Systém odpruženia je jednou z najdôležitejších komponentov v podvozku automobilu, ktorý priamo ovplyvňuje stabilitu a pohodlie jazdy. Ľahký dizajn systému zavesenia môže účinne znížiť hmotnosť vozidla a zabezpečiť ovládateľnosť vozidla za rôznych podmienok cesty. V súčasnosti sa v štruktúre suspenzných systémov často používajú hliníkové zliatiny a vysokopevnostná oceľ, najmä v komponentoch, ako sú spodné ovládacie ramená, zavesené konzoly a pružinové sedadlá. Použitím zliatiny hliníka sa hmotnosť systému odpruženia vozidla môže znížiť približne o 15% až 20%.

Rám a podvozok
Rám je základná štruktúra, ktorá nesie celý systém tela a výkonu. Tradičné rámy sú vyrobené hlavne z ocele, ale v súčasnosti stále viac modelov používa vysokopevnostnú oceľovú a hliníkovú zliatinu na zníženie hmotnosti rámu. Rámy niektorých špičkových automobilov a SUV začali používať materiály zliatiny hliníka na dosiahnutie ľahkých efektov. Použitím materiálov zliatiny hliníka sa hmotnosť rámca môže znížiť o 20% až 30%.

systém riadenia
Systém riadenia je kľúčovým komponentom na zabezpečenie stability a ovládateľnosti vozidla. Systém riadenia využívajúci ľahké materiály a optimalizovaný dizajn môže účinne znížiť zotrvačnosť vozidla a zlepšiť presnosť riadenia a rýchlosť odozvy. Mnoho vysoko výkonných vozidiel a elektrických vozidiel začalo používať hliníkové zliatiny a plastové kompozity na výrobu komponentov systému riadenia, čo ďalej znižuje hmotnosť a zlepšuje reakciu systému.

brzdový systém
Ako základná súčasť bezpečnosti vozidla ľahká váha brzdného systému pomáha nielen znižovať hmotnosť vozidla, ale tiež zvyšuje účinnosť brzdenia. Mnoho vysoko výkonných modelov používa kotúčové brzdové disky, materiál, ktorý je ľahší a viac odolný voči tepelne ako tradičné oceľové disky, čo poskytuje lepšie brzdenie pri vysokých rýchlostiach.

4. Výzvy a budúci rozvoj ľahkej technológie
Aj keď ľahká technológia dosiahla výrazný pokrok v komponentoch automobilového podvozku, stále existujú určité výzvy:

problém
Aj keď vysokovýkonné materiály (ako napríklad uhlíkové vlákniny, zliatina titánu atď.) Majú vynikajúce ľahké účinky, ich výrobné náklady sú vysoké. To do istej miery obmedzuje popularitu ľahkej technológie, najmä ak je ťažké ju uplatniť v modeloch s nízkymi cenami.

Výrobný proces
Technológia spracovania ľahkých materiálov je pomerne zložitá a vyžaduje si novú výrobnú technológiu a podporu zariadení. Proces formovania materiálov z uhlíkových vlákien vyžaduje prostredie s vysokou teplotou a vysokotlakom spracovania a technológia zvárania hliníkových zliatin a zliatin titánu má tiež určité technické ťažkosti. Tieto požiadavky na procesy kladú vyššie požiadavky na technické schopnosti a výrobné vybavenie výrobcov automobilov.

bezpečnostné problémy
Byť ľahký neznamená obetovanie bezpečnosti. Aj keď nové ľahké materiály majú vyššiu pevnosť, v porovnaní s tradičnými materiálmi stále existuje priepasť medzi ich odolnosťou proti nárazu a odporom únavy. Preto, ako udržiavať alebo zlepšiť bezpečnosť pri znižovaní hmotnosti, je dôležitou výzvou, čelí automobilovému ľahkému váhám.