專用車產(chǎn)品輕量化具體實(shí)現(xiàn)的方式及應(yīng)用分析

蘭寶利

摘 要：隨著節(jié)能環(huán)保理念不斷深入人心，輕量化在汽車領(lǐng)域中得到了大面積推廣，是汽車踐行節(jié)能減排理念的重要措施與必要手段。文章通過對(duì)專用車產(chǎn)品輕量化設(shè)計(jì)的重要性進(jìn)行分析，對(duì)其具體實(shí)現(xiàn)方式和應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行分析，以期為專用車產(chǎn)品輕量化的大面積推廣提供一定參考。

關(guān)鍵詞：專用車產(chǎn)品；輕量化；節(jié)能環(huán)保；實(shí)現(xiàn)方式

中圖分類號(hào)：U462.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）18-0127-02

隨著環(huán)境污染進(jìn)一步加劇及石油等不可再生能源儲(chǔ)備總量日益減少，踐行節(jié)能環(huán)保理念已成為汽車制造行業(yè)亟待解決的問題，同時(shí)也是時(shí)代發(fā)展對(duì)汽車領(lǐng)域提出的新的要求。因此，節(jié)約燃油量、降低排氣污染已成為汽車由設(shè)計(jì)、制造到應(yīng)用的整個(gè)過程中的重要任務(wù)。而將汽車裝備的整體質(zhì)量予以減輕，實(shí)現(xiàn)車身和零部件輕量化，是汽車油耗降低、減少排氣污染的重要措施。

1 汽車輕量化概述

汽車輕量化是在確保汽車安全性能與強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，將汽車整備質(zhì)量盡可能降低，促使汽車動(dòng)力性能及利用率大幅提高，降低燃料消耗量，同時(shí)減少排氣污染的先進(jìn)理念。隨著節(jié)能與環(huán)保理念在全球范圍內(nèi)不斷深入人心，汽車輕量化已成為全球范圍內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的潮流。

2 專用車產(chǎn)品輕量化的意義

專用車輛在專業(yè)化作業(yè)與運(yùn)輸方面具有重要價(jià)值，尤其在物流業(yè)中極受歡迎，其可促使運(yùn)輸效率大幅提高，有效控制運(yùn)輸成本，促使車輛應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大。目前，我國(guó)已進(jìn)至快速城市化建設(shè)進(jìn)程中，專用車市場(chǎng)具有巨大潛力，而專用車輛的發(fā)展必將為國(guó)民經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)效益。在包括專用車輛在內(nèi)的汽車運(yùn)行過程中，需克服加速阻力、坡度阻力、空氣阻力及滾動(dòng)阻力等，當(dāng)阻力增大時(shí)，汽車燃油消耗率就會(huì)大幅增加。

其中加速阻力、坡度阻力和滾動(dòng)阻力是隨著車輛總質(zhì)量升高而增加，當(dāng)汽車質(zhì)量越大時(shí)，所遇阻力就越大，因此，降低汽車質(zhì)量，減小汽車行駛中遇到的阻力，可有效降低行駛時(shí)車輛驅(qū)動(dòng)力，從而減少燃油消耗量，促使燃油經(jīng)濟(jì)性大幅提高。

相關(guān)調(diào)查表明，當(dāng)汽車質(zhì)量降低100 kg時(shí)，其100 km油耗可降低30%甚至更多。另一方面，我國(guó)現(xiàn)階段專用車輛生產(chǎn)取得了良好發(fā)展契機(jī)，同時(shí)也取得了較大成績(jī)。專用車可分為市政類專用車、運(yùn)輸類專用車和工程類專用車等幾類，國(guó)內(nèi)專用車生產(chǎn)企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。因此，在專用車生產(chǎn)過程中加強(qiáng)輕量化研究，并在制造中將輕量化理念予以有效實(shí)施，不僅是踐行節(jié)能減排理念的必要措施，同時(shí)也是企業(yè)增強(qiáng)自身核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

3 專用車產(chǎn)品輕量化具體實(shí)現(xiàn)方式

3.1 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)CAD、CAM等計(jì)算機(jī)技術(shù)加以合理

應(yīng)用

專用車輕量化實(shí)現(xiàn)方法之一是對(duì)專用車結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕質(zhì)化、精簡(jiǎn)化與整體化設(shè)計(jì)。而利用CAD、CAM與CAE等計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)車輛精確的布局設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。CAD、CAM與CAE等技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)與制造各環(huán)節(jié)中均可發(fā)揮重要作用，主要包括汽車設(shè)計(jì)檢驗(yàn)、實(shí)體造型、零部件加工、車身三維設(shè)計(jì)及對(duì)整車疲勞與振動(dòng)進(jìn)行分析等內(nèi)容。同時(shí)，利用計(jì)算機(jī)具有的仿真技術(shù)，可對(duì)實(shí)體車的破壞性碰撞試驗(yàn)與測(cè)試等予以有效替代，是汽車工業(yè)實(shí)現(xiàn)短周期、多種類、低成本、高質(zhì)量產(chǎn)品制造的重要保證。利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)展開設(shè)計(jì)，可在方案設(shè)計(jì)、建立模型、工程分析與評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方案等多方面實(shí)現(xiàn)車輛零部件間精簡(jiǎn)目的，便于對(duì)輕量化之后的車輛操作穩(wěn)定性、行駛安全性能、剛度及強(qiáng)度等展開分析與評(píng)價(jià)，最終實(shí)現(xiàn)將汽車質(zhì)量減輕的目的。

3.2 合理運(yùn)用新型材料

隨著新技術(shù)與新材料不斷涌現(xiàn)，汽車產(chǎn)業(yè)在專用車產(chǎn)品制作中材料選擇余地越來(lái)越大，其中新型復(fù)合材料是較為先進(jìn)的制造材料。新型復(fù)合材料主要包括非金屬與金屬兩種，非金屬類包括炭纖維、玻璃纖維、陶瓷與塑料等復(fù)合材料，金屬類包括鈦合金、鋁合金與鎂合金等復(fù)合材料。在專用車產(chǎn)品制造中應(yīng)用新型復(fù)合材料，是專用車輕量化的重要措施。如在新材料輕量化設(shè)計(jì)中，利用專用車的優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板，可促使上裝減輕20%重量，同時(shí)可對(duì)汽車的剛度與上裝強(qiáng)度相應(yīng)要求予以有效滿足，促使油耗降低。在部分發(fā)達(dá)國(guó)家，多數(shù)粉粒物料與成品油都是利用鋁合金罐車進(jìn)行運(yùn)輸，相較于碳鋼罐車而言，鋁合金罐車成本相對(duì)較高，制作工藝也更為復(fù)雜，價(jià)格也更高，因此其應(yīng)用還未得到推廣。但是在我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程不斷加深下，各運(yùn)輸公司購(gòu)買力及人們環(huán)保意識(shí)均會(huì)大幅提高，因此鋁合金罐車市場(chǎng)會(huì)得到有效推動(dòng)，其在專用車產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域中也必將得到進(jìn)一步推廣與應(yīng)用。

3.3 有效應(yīng)用液壓機(jī)成型技術(shù)

液壓機(jī)屬于無(wú)切削加工成型設(shè)備，是利用液體壓力對(duì)能量加以傳遞，完成諸多壓力加工過程。液壓機(jī)可完成零件一次成型過程，所制作的板材在剛度與強(qiáng)度上更具優(yōu)勢(shì)，可直接取代一些受力型材結(jié)構(gòu)，對(duì)產(chǎn)品受力條件予以改善，降低產(chǎn)品質(zhì)量，有效控制人工成本，從而實(shí)現(xiàn)良好經(jīng)濟(jì)效益。液壓機(jī)可在大部分用到壓力加壓的工藝過程中應(yīng)用，主要包括金屬機(jī)械零件受壓成形、金屬薄板件沖壓拉深成形技術(shù)及自由鍛造等工藝。如在重型自卸車生產(chǎn)中，尤其是礦用自卸車中，傳統(tǒng)方法利用型材搭拼焊接制作而成，現(xiàn)階段這一生產(chǎn)過程開始朝著箱體沖壓方向發(fā)展，以便降低生產(chǎn)過程中的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低上裝的總體質(zhì)量，從而大幅增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3.4 在產(chǎn)品制造上遵循專用化、差異化與多樣化原則

在實(shí)現(xiàn)專用車產(chǎn)品輕量化過程中，車產(chǎn)品專用化、多樣化與差異化是重要實(shí)現(xiàn)方法之一。為實(shí)現(xiàn)這一目的，專用車產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)與專用底盤設(shè)計(jì)相結(jié)合，對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行充分調(diào)研與細(xì)化，不斷研發(fā)專用車產(chǎn)品。在研發(fā)產(chǎn)品中，可將一產(chǎn)品總體根據(jù)功能不同劃分成若干小系統(tǒng)，之后對(duì)各小系統(tǒng)分別展開輕量化設(shè)計(jì)。如在混凝土攪拌車生產(chǎn)過程中，所用方法多為復(fù)雜性硬桿操作機(jī)構(gòu)，在生產(chǎn)時(shí)需用兩根5 m長(zhǎng)的鋼管。而在對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行更新后，生產(chǎn)時(shí)只需應(yīng)用1根同樣規(guī)格的鋼管即可完成同樣的操作。在殼體板材拼搭差異性焊接中，可在對(duì)實(shí)際應(yīng)用工況進(jìn)行充分考慮基礎(chǔ)上，在罐體中長(zhǎng)期磨損部位使用具有優(yōu)良耐磨性、較高強(qiáng)度的材料，而在基本不受力或受力較小的局部結(jié)構(gòu)中，可將板材厚度適當(dāng)減小，或使用更輕質(zhì)材料代替。目前，專用車產(chǎn)品生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，因此在生產(chǎn)中有效控制成本，對(duì)產(chǎn)品針對(duì)性與專業(yè)性予以重視，促使產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力大幅提高是相關(guān)企業(yè)的共識(shí)。

4 專用車產(chǎn)品輕量化在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用價(jià)值

現(xiàn)階段的專用車產(chǎn)品因?yàn)楫a(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造等各方面技術(shù)因素限制，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上較為保守，產(chǎn)品總質(zhì)量均較大。1978年美國(guó)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，一輛總質(zhì)量1 360 kg汽車總質(zhì)量降低10%時(shí)，其燃油消耗會(huì)減少8.8%左右；當(dāng)耗油量降低1L時(shí)，汽車排放的CO2將會(huì)降低2.45 kg。另外，按照每年專用車銷售數(shù)量為10萬(wàn)輛計(jì)算，每年成功減重100 kg時(shí)，則每年可節(jié)約汽車生產(chǎn)用原材料如鋼材等約1萬(wàn)t左右，可大幅降低專用車生產(chǎn)成本。由此可見，專用車產(chǎn)品輕量化的實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)中具有重要的節(jié)能環(huán)保價(jià)值。

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