הברקת הרכב כולו יכולה להגדיל ביעילות את הטווח, להפחית את צריכת האנרגיה ולהוריד את הפליטות. אז איך ניתן להשיג קלות באוטובוס תוך הבטחת בטיחות וביצועים? מאמר זה ינתח שלושה היבטים עיקריים: נתיבים טכניים, מחקרי מקרה ומגמות.
נתיבים
משקל קל של אוטובוס מושג בעיקר באמצעות משקל קל של חומרים, מבנים ותהליכים.
1. חומר קל משקל
החלפת פלדה מסורתית בצפיפות נמוכה -, חומרי חוזק גבוהים-, כגון מרוכבים של סיבי פחמן, סגסוגות אלומיניום, סגסוגות מגנזיום, ועמידות גבוהה {}}} פלדת חוזק, מפחיתה משמעותית את המשקל ומשפרת את התנגדות לתאם. חומרים מסוימים ניתנים למחזור.
עם זאת, חומרים אלה עומדים בפני אתגרים כמו עלות גבוהה, תהליכי ייצור מורכבים וקושי להצטרף לחומרים.
רוצה ללמוד על היתרונות והחסרונות של חומרים שונים?
מרוכבים לסיבי פחמן בעלי חוזק ומודולוס גבוה במיוחד, הם קורוזיה - עמידים ועייפות - עמידים ומציעים גמישות עיצובית נרחבת. הם משמשים בעיקר בלוחות גוף, מסגרות ותיבות סוללה. עם זאת, עלות וקושי גבוה בתיקון הם מכשולים גדולים המעכבים את אימוץם הנרחב. לסגסוגת אלומיניום יש צפיפות אחת - שלישית מזה של פלדה ומציעה עמידות בפני קורוזיה מעולה, קלות עיבוד ומיחזור. הוא נמצא בשימוש נרחב במסגרות גוף רכב, עורות, רכיבי שלדה, גלגלים וקצץ פנים. עם זאת, העלות הראשונית שלה גבוהה יותר מפלדה מסורתית, ויש אתגרים עם תהליכי הצטרפות.
סגסוגת מגנזיום היא כיום החומר המבני המתכת הקל ביותר, עם צפיפות אחת - קלילה יותר מאלומיניום. הוא מציע מאפייני דעיכה והגנה מעולים, ומשמש לעתים קרובות ברכיבים קטנים כמו גלגלי היגוי וסוגריים של לוח מכשירים. עם זאת, זה יקר, מציג התנגדות לקורוזיה לקויה יחסית, ומציג התנגדות גבוהה לטמפרטורה גבוהה {}}.
גבוה - פלדת חוזק יכולה להפחית את המשקל תוך שמירה על הביצועים על ידי הפחתת העובי. הוא נמצא בשימוש נרחב ברכיבים מבניים מרכזיים של מסגרות ושלדה של גוף אוטובוס, וכיום הוא עלות - חומר יעיל ובוגר טכנולוגי.
2. משקל קל מבני
שימוש במחשב - עזר אלגוריתמי הנדסה ואופטימיזציה, תכנון מבנה גוף רכב מפורט והסרת חומרים מיותרים יכולים לשפר את הביצועים המבניים עם חומר מינימלי או ללא חומר נוסף, ומציע עלות {}}} פתרון יעיל. גישה זו דורשת גם יכולות עיצוב וסימולציה גבוהות.
אילו אסטרטגיות אופטימיזציה יש?
אופטימיזציה של טופולוגיה: בתוך מרחב תכנון נתון, המבוסס על אילוצים ויעדי ביצועים, מבקש מסלול ההפצה החומרי האופטימלי להשיג כוח חדשני - מבנה המשדר.
אופטימיזציה ממדית: אופטימיזציה של עובי הרכיב, צלב - צורת חתך ומידות, בהינתן פריסה מבנית מוגדרת. ניתוח רגישות משמש לרוב במחקר כדי לזהות רכיבים שעוביהם אינו רגיש לביצועים אך רגיש למשקל, ומאפשר אופטימיזציה והפחתה.
אופטימיזציה של טופוגרפיה: משמשת בעיקר לחלקי מתכת גיליון, גישה זו מגדילה את הנוקשות בשיטות כמו צלעות, ובכך מאפשרת שימוש בחומר דק יותר.
Multi - תכנון אופטימיזציה אובייקטיבית: בו זמנית שוקל יעדי ביצועים מרובים (כגון מסה, קשיחות ותדר רטט) ותנאי הפעלה שונים (כיפוף, פיתול, בלימה וכו ') כדי למצוא את הפיתרון הכולל האופטימלי. סוג זה של אופטימיזציה דורש בדרך כלל אלגוריתמים מתקדמים ומחשוב ביצועים גבוה-.
3. תהליכי משקל קל
שיפור שיטות ייצור וטכנולוגיות הצטרפות, כגון דפוס משולב, ריתוך לייזר והורפורמות תרמיות, יכול להפחית את מספר הרכיבים, להשיג הפחתת משקל כוללת ולשפר את יעילות הייצור. עם זאת, זה דורש שדרוג קווי ייצור וציוד, הדורש השקעה ראשונית משמעותית.
רוצה לדעת מהם התהליכים האלה?
תהליכי דפוס משולבים, כגון דפוס עירוי ואקום (VIP) ויצירת העברת שרף (RTM) של חומרים מורכבים, יכולים לייצר רכיבים גדולים ומשולבים, ולהפחית את מספר החלקים ומשקל המחברים.
ThermoForming: גבוה - יריעות פלדה חוזק מחוממות ואז חותמות לצורה בתהליך יחיד, וכתוצאה מכך צורות מורכבות וחלקים חזקים במיוחד.
Hydroforming: צינורות מורחבים לחלל העובש באמצעות נוזל לחץ גבוה {}}}, ויוצר מבנים חלולים מורכבים, הפחתת ריתוך ושיפור הנוקשות והחוזק.
טכנולוגיות מצטרפות מתקדמות: הצטרפות לחומרים שונים זהה היא אתגר מרכזי במשקל קל. טכנולוגיות מצטרפות מתקדמות כמו ריתוך לייזר, עצמי - פירס מרתק (SPR), ברגי קידוח זרימה (FD) ומליטה דבק נמצאים בשימוש נרחב כדי לעמוד בדרישות החיבור ולהבטיח אמינות של גופי רכב מעורבים-.
עיצוב מודולרי: פונקציות מרובות משולבות במודול יחיד, ומפחיתים את מספר החלקים, זמן ההרכבה והמשקל.
מקרים
יצרני האוטובוסים המתקדמים ערכו מספר רב של חקירות ושיטות מועילות בטכנולוגיות קלות. בדרך כלל הם משיגים יעדים להפחתת משקל באמצעות חדשנות חומרית, אופטימיזציה מבנית ותהליכי ייצור מתקדמים, עם דגש מיוחד על השימוש בחומרים קלים כמו מרוכבים וסגסוגות אלומיניום.
אוטובוס VDL ומאמןהאוטובוסים של סדרת הציטאה מהולנד משתמשים ברכיבים מורכבים עם נוסחת שרף קצף ותהליך התפשטות ואקום (VEX Technology), ומפחיתים את משקל הרכיב בעד 45%, השגת יעילות ייצור גבוהה והפגנת פיגור אש מעולה.
פולקסווגןמכונית הקונספט האוטובוס החשמלית מסוג 2 בגרמניה משתמשת בתכנון יצור כדי לייעל את משקל קל הגלגלים, ומפחיתה את משקל הגלגל ב -18% תוך שמירה על חוזק.
Yixing רכב חשמליוהמכון לחקר מתכות של האקדמיה הסינית למדעים שיתף פעולה כדי להשיק את האוטובוס החשמלי הראשון של סגסוגת המגנזיום בעולם. האוטובוס של 8.3 - מטר מונה כולל מסגרת גוף שנבנתה כולה מסגסוגת מגנזיום של 226 ק"ג, וחוסכת 780 ק"ג בהשוואה לפלדה ו -110 ק"ג בהשוואה לסגסוגת אלומיניום.
יאנגטס רכב12 מ 'Ultra - אוטובוס חשמלי קל משקל משתמש בסגסוגות אלומיניום עוצמה גבוהה {}}, שלדה מורכבת של כריך, מסגרת גוף מודולרית, מחברים מבניים חדשים ותהליכי מליטה, בין עיצובים חדשניים אחרים. זה מקטין את משקל הרכב בשליש אחד - בהשוואה לאוטובוסים קונבנציונליים דומים. הייצור המודולרי של כלי רכב שנעים בין 6 ל 25 מטר מפחית את עומס העבודה לריתוך ב 90% בהשוואה לתהליכים מסורתיים, תוך התייחסות בסיסית של שפכים וזיהום פסולת שנוצר במהלך תהליך הייצור.
ג. מגמות
Multi - יישומים היברידיים חומריים הופכים למיינסטרים: הסתמכות אך ורק על "חומר קסם" יחיד היא לא כלכלית. אסטרטגיות היברידיות יכולות להשיג את האיזון האופטימלי בין ביצועים, משקל ועלות.
קידום דיגיטליזציה ומודיעין לקידום תכנון: שיטות תכנון דיגיטלי כמו סימולציה של CAE, אופטימיזציה של טופולוגיה ורב - אופטימיזציה אובייקטיבית הפכו ליבה לפיתוח קל משקל, ועוזרים למהנדסים למצוא פתרונות אופטימליים מהר יותר.
חידוש תהליכים מתמקד בעלות נמוכה וביעילות גבוהה: חומר ותכנון מבני דורשים תהליכים מתקדמים. מחקר ופיתוח עתידי של תהליכים יתמקדו בהפחתת העלויות, שיפור זמני מחזור הייצור והגברת היציבות. שילוב עמוק עם חשמל ואינטליגנציה:
משקל קל משלים את התכנון המשולב של מערכת "שלושת האלקטרוניקה" (סוללה, מנוע ואלקטרוניה). יתרה מזאת, טכנולוגיות קישוריות חכמות, כמו תזמון אינטליגנטי ובקרת שיוט חזויה, יכולות לייעל את צריכת האנרגיה ברמה התפעולית, ולהעצים עוד יותר את המשקל הקל המובנה של הרכב.
התמקדו בהערכת מחזור חיים מלא: משקל קל לא אמור להתמקד אך ורק בחיסכון באנרגיה בשלב השימוש ברכב; היא שוקלת גם צריכת אנרגיה והשפעות סביבתיות לאורך כל התהליך, החל מייצור, ייצור ומיחזור של חומרים, תוך חתירה להפחתת פחמן מיטבית לאורך מחזור החיים של הרכב.
מַסְקָנָה
משקל קל של אוטובוס הוא פרויקט מערכות מורכב, תוצאה של פיתוח מתואם של שלוש גישות עיקריות: חומרים, מבנה ותהליך. מטרת הליבה שלה היא להפחית מדעית במשקל תוך הבטחת בקרת בטיחות, ביצועים ובקרת עלויות. בעתיד, משקל קל של אוטובוס יעבור מעבר להפחתת המשקל; זה ישולב עמוק בחשמל, אינטליגנציה ופיתוח ירוק, ונחשב מנקודת מבט מלאה של מחזור חיים. זה יניע את ענף האוטובוסים לקראת פיתוח יעיל ובר -קיימא יותר.
https://www.yangtseauto.com/bus/electric {2} ultra {3} lewlightweight {4 }bus-12m.html
