独家|别再妖魔轻量化卡车,轻量化其实是卡车工业发展的必须,也利好卡友

对于业内人士而言,轻量化是个老生常谈的话题,对于非专业人士而言,他们就在琢磨“轻量化”究竟指的是什么?

卡车为什么要轻量化?轻量化的设计会给从事运输行业卡友们带来哪些实际的好处?

·轻量化之道

轻量化这一概念最先起源于赛车运动,它的优势其实不难理解,重量轻了,自然可以带来更好的操控性,发动机输出的动力就能够产生更高的加速度。因为车辆轻,起步时的加速性能就更好。

伴随着“节能环保”日益成为国家和人名广泛关注的话题,轻量化也就广泛应用到了各种领域,当然包括我们的汽车制造业。

众所周知,汽车的油耗主要取决于发动机的排量和汽车的总质量,在保持汽车整体品质、性能和造价不变甚至整体优化的前提下,降低汽车自身重量可以提高输出功率、降低噪声、提升操控性、可靠性,提高车速、降低油耗、减少废气排放量、提升安全性等等,这带来的好处那是相当多啊。

那么所谓的汽车轻量化,便是在满足汽车结构强度、刚度、振动噪声、被动安全性和耐久性条件下的轻量化。通过优化汽车结构和零部件的用材,选择合理的制造工艺,让合适的材料、最优的结构形状和尺寸用在汽车合适的位置,充分发挥每一部分材料的承载、吸能、加刚作用,来有效减少汽车重量。

有数据表明,汽车自重每减少10%,燃油消耗可降低6%~8%。巴斯夫公司(德国化工企业,世界最大的化工厂之一)统计结果表明,汽车每减重100公斤,百公里油耗可降低0.4升、二氧化碳排放可减少1公斤。可见,汽车轻量化能够有效改善汽车燃料经济性,提升汽车动力性、制动性能和通过性,降低有害气体排放。对我们的节能减排起到的作用简直杠杠的。

我今天要讲的轻量化之道即为节能减排之道,即为最优利用材料之道,亦为工业可持续发展之道。轻量化之道的玄机又分别是什么呢?下面我们来了解一下。

·玄机一:高强钢车架

相信很多卡友在买车的时候都会看到或者听到经销商这么进行宣传:我们使用的是510、610、700高强钢车架,没错这三个数字代表的分别是以下牌号的钢材,510L、610L、700L。

它们均是 GB/T3273-2005《汽车大梁用热轧钢板和钢带》标准中的钢号。

钢的牌号由抗拉强度下限值和汉语拼音“梁”的首位字母L两个部分组成。510——代表抗拉强度的下限,单位为N/mm2

L——代表汽车纵、横梁

汽车工业发展的重要趋势是在保证安全性能的前提下实现整车轻量化,欧美发达国家额重卡车系中,例如奔驰、沃尔沃、斯堪尼亚、曼等系列车型,其重卡车架普遍采用厚度为8-9mm,屈服强度大于650MPa的单层梁结构。重型卡车车架采用高强钢单层梁结构可实现减重20-35%。

想要提高车辆的承载能力,车架的强度或不可缺,这时候就需要高屈服强度的钢板。通过减薄车架的厚度来降低整体重量,这种方式对于标载的卡车来说无疑是实实在在的好处,整车自重的降低,空载油耗的降低,拉更多的货物,产生更多效益。

为什么称之为玄机呢,因为可能很多卡友并不关注车架的钢材牌号,大家单纯的对比纵梁的高度,这里要说明的是并不是高度越大强度就必然更高,材料本身占很大的因素。相信在不远的未来国内外也会研制出更优更适合卡车使用的钢材,以适应更多需求和不同的工况。

(PS:材料用的好,妈妈再也不担心空车太重油耗高了!)

·玄机二:纤维增强塑料(FRP)

纤维增强塑料(FRP:Fiber Reinforced Plastics),俗称玻璃钢,即纤维增强复合塑料。根据采用的纤维不同分为玻璃纤维增强复合塑料(GFRP),碳纤维增强复合塑料(CFRP),硼纤维增强复合塑料等。它是以玻璃纤维及其制品(玻璃布、带、毡、纱等)作为增强材料,以合成树脂作基体材料的一种复合材料。

由于所使用的树脂品种不同,因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之别。质轻而硬,不导电,性能稳定,机械强度高,回收利用少,耐腐蚀。可以代替钢材制造机器零件和汽车、船舶外壳等。

对于大家而言最直观的就是我们在敲击卡车驾驶室时有很强烈的“塑料感”,其主要原因就是卡车驾驶室的前面板、保险杠、卧铺、翼子板、扰流板均采用了玻璃钢材料。玻璃钢的重量只有普通碳钢的1/4-1/5,而比强度却可以与高级合金钢相比。除此之外,玻璃钢还有着非常出色的耐腐蚀性、绝缘性、绝热性、可塑性和工艺性。因此玻璃钢材料也被广泛应用到非承受撞击的部位,也许你们会担心它的强度不够,可事实是即使驾驶室使用了玻璃钢,它的安全系数也能够得到一定保证。但玻璃钢驾驶室唯一的缺点就是容易老化,在紫外线、风沙雨雪、机械应力等作用下容易导致性能下降,久而久之可能会造成驾驶室漏雨等现象。

针对这个玄机,这里一定要给各位解释到位的是,使用了玻璃钢并不是“偷工减料”,玻璃钢是技术升级的产物,虽然没有以前的全钢结构让人放心,但是目前国内外绝大部分驾驶室都是采用玻璃钢最多的总成,尤其是外覆盖件:前面板、包角板、翼子板、保险杠,甚至顶盖,都在使用,已经很成熟了,大家完全可以放心

加上近几年来各大主机厂商推出的新产品来看,玻璃钢这种复合材料在整车所用材料中的比例越来越高提高,大量使用复合材料是必然的趋势,所以安心接受“减脂”后的它吧。  

玄机三:铝合金+

生活中我们接触了太多的铝合金制品,金属筷子、勺子、盆子、门窗边框和易拉罐等大多数都是铝制品。

首先铝具有良好的可塑性,可以采用冲压等方法进行成型制造。其次,铝可以有效的吸收撞击能量,重量还是钢铁的三分之一。既然铝合金这么厉害,覆盖面这么广,我觉得有必要再对它的物理特性注释一波了。

[物理特性]:铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。硬铝合金属AI—Cu—Mg系,一般含有少量的Mn,可热处理强化.其特点是硬度大,但塑性较差。超硬铝属Al一Cu—Mg—Zn系,可热处理强化,是室温下强度最高的铝合金,但耐腐蚀性差,高温软化快。锻铝合金主要是Al—Zn—Mg—Si系合金,虽然加入元素种类多,但是含量少,因而具有优良的热塑性,适宜锻造,故又称锻造铝合金。(Ps:最最最重要的是:铝制材料可以再生利用,这个循环使用的性能完全符合我们上面所说的节能减排之道,工业可持续发展之道。)

下面对卡车上的铝合金应用,一一介绍:

①铝合金发动机:

如果我们将时间线推到上世纪末,当时的铸铁发动机可谓是遍地开花,基本上可以这么说:每一辆汽车搭载的都是铸铁发动机,到了后来就不行了,铝合金发动机的出现逐渐抢占了铸铁发动机的霸主地位,就目前的情况来说,基本上已经呈现出了铝合金全发动机全面替代铸铁发动机的态势。

其实从两者的材质来说,铝合金发动机最显著的优势在于:质量轻、散热快、加工效率高;不过凡事都是有两面性的,其缺点同样较为显著:热胀冷缩明显,就发动机的使用特性环境来说肯定是赶不上铸铁材质的发动机的。说完了铝合金发动机,下面咱们再来看看铸铁发动机,铸铁发动机因其自身材质密度大的缘故,虽然更耐造,但在体积相同的情况下则更显笨重,显然与当今轻量化的追求是相违背的。

目前商用车的发动机主要还是以铸铁为主,部分结构零部件采用铸铝,考虑到商用车工况和使用强度相对较大,这一点因为我国行业现状,也不敢轻易全部切换为铝合金,但我相信铝合金肯定是以后的大趋势,毕竟现在治超越来越严格了。

②铝合金变速器:

铝合金变速器在国外早已是成熟产品,法士特作为全国最大的重型汽车变速器行业龙头,在2015年将变速器壳体全铝合金成果的转化实施,为变速器轻量化发展开拓了广阔的市场空间和能耗节约的范例,填补了我国没有全铝合金变速器壳体的市场空白,更使我国的制造能力达到行业国际领先水平。相信铸铝壳体不仅仅在变速器上实施应用,很多相似结构都可以进行复制,铝是仅次于钢铁的第二大金属,它良好的加工成型性以及高的回收再生性,成为了如今轻量化时代的重要角色之一。

③铝合金油箱:

轻我就不再说了,说点其他的好处吧。

首先,铝合金油箱外观就给人很舒服的感觉。(但也要看相应的制造水平哦,铝合金焊接和模具的质量要求是铝合金油箱好坏的重中之重)因为不需要喷漆涂装,银色的外观简洁美观,不仅使生产工艺简化了喷涂这一过程。

其次,相比铁质材料,铝合金材质本身延伸性更好,碰撞时不易破裂。

接下来,相比铁质燃油箱最重大的防锈问题(铁质材料遇水容易生锈,产生污垢,影响油质,甚至可引发油泵故障),铝合金油箱耐腐蚀远远优于它。

最后,现在铝制工艺技术日趋成熟,生产过程环保,寿命长,同时铝制材料可以再生利用,铝合金油箱报废后再生利用率在85%以上。当然各大厂商也积极推广,铝合金油箱产业正在蓬勃发展,不断占据油箱市场,逐渐成为油箱配件发展的主导方向。

④铝合金储气筒:

从外观上我们不难区分,银色的一看就知道是铝合金材质的储气筒,除了刚才所说的铝合金的重量约为铁的三分之一外,相信卡友们更关注它们的性能差别,下面的优劣分析就一目了然,供大家参考。

这也正是目前铝合金储气筒已经成为了绝大多数车型的主流配置的原因,好处肯定毋庸置疑。

⑤铝合金车轮:

铝合金车轮除了自重轻之外最显著的就是它散热快、强度高的特点,其实在欧美等发达国家,铝合金车轮早已得到广泛使用。

散热快,相比钢制车轮,铝合金车轮能更快地将热量传导到空气中,这样便降低了轮胎的温度,也为行车增加了安全系数。

强度高,铝合金车轮的加工精度远远高于钢制轮毂,失圆度及不平衡量能做到更小;另外铝合金弹性模数小,抗振性能要优于钢制轮毂,而这两项都可以有效的减少车轮振动,让驾乘更加的舒适安全。

目前市面上比较常见铝合金车轮主要按制造工艺不同,可分为锻造、铸造两种。从目前的的工艺角度来看,锻造更优于铸造,但毕竟科技还在不断发展,两种工艺生产出来的铝合金车轮难以分出孰优孰劣。两者的目的都是提高铝合金车轮的韧性、抗冲击力、强度、承载能力。目前铝合金车轮在很多车型上并未配备,但卡友们也可以通过售后渠道自费进行改装(虽然会出一笔不小费用,但长远来看肯定会给你带来不小的经济效益),节能减排也算响应国家的号召

·结语

本文主要介绍了卡车三个主要的轻量化方向,当然也是实实在在符合我所提出的“轻量化之道”,钢材不断的升级应用可以让我们节能减排,复合材料的综合应用更可以最优地利用材料,铝合金的推广应用亦可以让工业实现可持续发展,所以我相信未来肯定会有越来越多的轻量化技术应用到车辆上。轻量化设计不会对卡车的安全性造成影响,但也务必再次提醒广大卡友,在选购车型时一定要选购最适合自己运输环境和使用要求的车型。

图/文:小木子冲壳壳

本文原创,作者:编辑张靖,其版权均为提加商用车网所有。如需转载,请注明出处:https://www.cntplus.com/truck/106993.html
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