排氣金屬軟管的性能優(yōu)勢(shì)及其在商用汽車上的應(yīng)用
作為商用車排氣總成中的一個(gè)不直接影響整車質(zhì)量和使用的部件---金屬軟管及其類似產(chǎn)品，在過(guò)去的幾十年里一直沒(méi)有引起國(guó)內(nèi)商用車生產(chǎn)商和用戶的足夠重視和使用，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管和消聲器直接用硬管連接，結(jié)果導(dǎo)致商用車振動(dòng)大、噪聲大、壽命低和污染重。隨著人們對(duì)商用車的外觀、乘坐安全和舒適性等方面提出的更高要求，汽車企業(yè)開始重視排氣金屬軟管的應(yīng)用。文章對(duì)排氣金屬軟管的性能優(yōu)勢(shì)以及在汽車中的應(yīng)用情況進(jìn)行了分析。
隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)力度的加強(qiáng)以及國(guó)外先進(jìn)商用車技術(shù)的引進(jìn)，國(guó)內(nèi)多家商用車生產(chǎn)企業(yè)先后采用了波紋管連接排氣管和消聲器。雖然波紋管能起到一定的位置補(bǔ)償和減振作用，但他在降低金屬疲勞、降噪和承受周向剪切載荷等多項(xiàng)指標(biāo)上仍有局限性；所以國(guó)內(nèi)有些商用車生產(chǎn)企業(yè)和歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的商用車生產(chǎn)商都已采用內(nèi)扣、結(jié)構(gòu)的柔性金屬軟管取代波紋管。金屬軟管替換波紋管是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。
1 金屬軟管的種類
商用車軟連接一般包括3種：活性節(jié)、波紋管、金屬軟管，其減振、補(bǔ)償位移的能力按由大到小排序依次為：金屬軟管、波紋管、活性節(jié)。金屬軟管因其獨(dú)特的內(nèi)扣結(jié)構(gòu)，使得軸向可以靈活伸縮（故又稱伸縮節(jié)），所以被作為替換產(chǎn)品而廣泛應(yīng)用在全世界新型卡車排氣系統(tǒng)中。目前國(guó)內(nèi)外常用的金屬軟管為雙層扣接結(jié)構(gòu)。因其端面形狀為多邊形，故從外表看，圓周上有棱線。目前國(guó)內(nèi)外已有多家廠商在生產(chǎn)，但在性能指標(biāo)上無(wú)論是密封性、延伸率、材料的使用還是外觀上國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外產(chǎn)品相比還有一定的差距。
2 金屬軟管的性能
金屬軟管在汽車排氣系統(tǒng)中作為柔性元件主要起到吸收并減緩發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)、承受載荷、散熱、降低噪聲和補(bǔ)償發(fā)動(dòng)機(jī)位移及各個(gè)管件之間的安裝公差等作用。
2.1 減振
發(fā)動(dòng)機(jī)在工作中產(chǎn)生的不均勻轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)引起振動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)通過(guò)連接硬管全部傳遞到金屬軟管上，但由于金屬軟管的柔性扣接結(jié)構(gòu)所具備的吸振功能，使振幅從最大值逐漸變小直到消失，從而起到減振的作用。一般來(lái)說(shuō)，振動(dòng)集中在金屬軟管靠發(fā)動(dòng)機(jī)一端的1/3處，實(shí)際使用中管子往往在這部分容易斷裂，所以管子的長(zhǎng)度應(yīng)大于管徑的2.5倍。
2.2 補(bǔ)償位移和安裝公差
正因?yàn)榻饘佘浌艿募?xì)分結(jié)構(gòu)降低了金屬材料本身在加工中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，其柔性扣接設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)的軸向、徑向甚至于在周向的位移，解決了硬管連接時(shí)因振動(dòng)產(chǎn)生的金屬疲勞導(dǎo)致管子斷裂的問(wèn)題，延長(zhǎng)了使用壽命，同時(shí)也解決了由于部件尺寸誤差帶來(lái)的安裝不便，并可承受發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)因振動(dòng)產(chǎn)生的位移。金屬軟管內(nèi)部的環(huán)狀扣接結(jié)構(gòu)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的噪聲聲波無(wú)法筆直地在管內(nèi)通過(guò)，可以起到一定的降噪作用。由于金屬軟管工作在高溫狀態(tài)下，所以采用的都是耐高溫、耐腐蝕的不銹鋼材料。
2.3 傳遞作用
由于不銹鋼金屬軟管內(nèi)部表面光滑，所以廢氣在通過(guò)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生湍流，能順暢地被輸送到后面的部件。高質(zhì)量的金屬軟管，即便在高溫高壓下，也能保證有較低的泄漏率，滿足保護(hù)環(huán)境的要求。
2.4 承受載荷
車輛行駛中隨著車輛的顛簸和發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，管子要承受軸向、徑向以及周向剪切等多種交變載荷。如果管子由整體材料制成，則將產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，使得管體容易斷裂；而金屬軟管采用了柔性環(huán)狀扣接結(jié)構(gòu)，承受軸向、徑向載荷時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力被及時(shí)地釋放。同時(shí)可周向扭轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)，達(dá)到了承受周向剪切載荷的目的。
3 金屬軟管與波紋管的主要性能比較
金屬軟管與波紋管主要性能的異同可以從下表中看出，在所有的性能指標(biāo)中，唯有氣密性一項(xiàng)波紋管優(yōu)于金屬軟管。因?yàn)椴y管由整體材料制成，金屬軟管則是用不銹鋼帶纏繞而成的柔性元件，因而不可避免存在輕微漏氣問(wèn)題。但隨著金屬軟管的技術(shù)不斷進(jìn)步，其氣密性也將越來(lái)越高。
4 金屬軟管的使用安裝
雖然金屬軟管可壓縮也可拉伸，但是如果不按正確位置安裝，則會(huì)很快斷裂。一般可把金屬軟管分為三種長(zhǎng)度：第一種是壓縮長(zhǎng)度，即把軟管壓縮到極限位置時(shí)的長(zhǎng)度；第二種是安裝長(zhǎng)度，這是處于最大位移量的一半的中間位置時(shí)軟管的長(zhǎng)度；第三種是拉伸長(zhǎng)度，軟管被拉伸到最大?O限時(shí)的長(zhǎng)度。軟管安裝時(shí)應(yīng)將軟管處于中間位置，排氣金屬軟管的性能優(yōu)勢(shì)及其在商用汽車上的應(yīng)用
結(jié)語(yǔ)
在目前國(guó)內(nèi)使用金屬軟管的商用車生產(chǎn)廠中，大部分還在使用ASS型產(chǎn)品，也有個(gè)別商用車廠已經(jīng)開始使用或準(zhǔn)備使用SSS型產(chǎn)品，如金華尼奧普蘭、廈門金龍旅行車公司等。隨著新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行和官大用戶對(duì)整車品質(zhì)要求的不斷提高，將會(huì)有更多的國(guó)內(nèi)商用車生產(chǎn)廠選用性能更加優(yōu)良的金屬軟管，以提高整車的品質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
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