طراحی ساختاری رادیاتور خودرو

1.1 اجزای اصلی رادیاتور

سیستم خنک کننده موتور خودرو نسبتاً پیچیده است. اجزای اصلی آن رادیاتور، ترموستات، موتور فن، سپر باد و سایر قطعات است. در این میان رادیاتور مهمترین بخش سیستم خنک کننده موتور است. هنگامی که ماشین در حال کار است، موتور گرمای زیادی تولید می کند و به اطراف تابش می کند. برای اینکه موتور به طور عادی کار کند، دمای موتور باید خنک شود. وظیفه اصلی رادیاتور استفاده از هوای سرد برای خنک کردن مایع خنک کننده گرم شده توسط موتور است. رادیاتور خودرو سنگین، سبک و جمع و جور است. این ماده عمدتاً از مس و قلع تشکیل شده است. مس رسانایی حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی خوبی دارد، اما کمبود منابع مس و قیمت بالا باعث می شود رادیاتور از نظر مواد و طراحی نیاز به بهبود داشته باشد. طراحی جدید باید سعی کند عملکرد اصلی را تضمین کند، وزن رادیاتور را کاهش دهد تا بتوان از آن در خودروهای کوچکتر استفاده کرد.

1.2 شکل ساختاری رادیاتور

در حال حاضر انواع مختلفی از سازه های رادیاتور در کشور من وجود دارد که از میان آنها رادیاتورهای خنک کننده آب با گردش اجباری به طور عمده به نوع جریان مستقیم و جریان ثابت تقسیم می شوند. در این میان نوع جریان مستقیم بیشتر از نوع جریان ثابت استفاده می شود. به منظور بزرگتر کردن سطح اتلاف گرما در محفظه DC، می توان گرما را به طور موثری دفع کرد. توزیع عمودی اصلی هسته اتلاف گرما اغلب به توزیع بالا و پایین تغییر می کند. چیدمان رادیاتورهای جریان ثابت در برخی از خودروهای با کاپوت موتور پایین به دلیل اندازه بزرگ آنها دشوار است، بنابراین خودروهایی که از رادیاتور DC استفاده می کنند معمولاً از آرایش افقی استفاده می کنند. محفظه های آب در سمت چپ و راست جایگزین محفظه های آب در دو طرف بالا و پایین می شوند و مایع خنک کننده به چپ و راست جریان می یابد که به آن رادیاتور جریان ثابت می گویند. این نوع رادیاتور دارای اندازه بزرگتر و سطح تماس بزرگتر است، بنابراین اثر اتلاف گرما بهتر و جریان هوا صاف تر است.

1.3 شکل ساختاری هسته رادیاتور

مهمترین قسمت رادیاتور هسته رادیاتور است که عمدتاً نقش اتلاف حرارت موتور را ایفا می کند. هسته رادیاتور از صفحات اصلی بالا و پایین، هیت سینک، لوله های حرارتی و سایر قسمت ها تشکیل شده است. به دلیل مساحت اتلاف حرارت زیاد، می تواند گرمای پراکنده شده توسط موتور را در جو آزاد کند. علاوه بر این، هسته رادیاتور از مواد عالی ساخته شده است و از فلز با مواد سبک و نازک و هدایت حرارتی خوب ساخته شده است. بنابراین، جرم و اندازه هسته کلی رادیاتور کوچک است و می‌توان سطح رادیاتور بزرگ‌تری را به دست آورد و اثر اتلاف حرارت واقعی تا حد زیادی بهبود می‌یابد. انواع مختلفی از هسته های رادیاتور وجود دارد. رایج ترین آنها در بازار هسته های رادیاتور تسمه لوله و لوله باله هستند.

رادیاتورهای تسمه لوله ای اغلب از رادیاتورهای چند ردیفه استفاده می کنند. در مقایسه با رادیاتورهای تک ردیفه و دو ردیفه، آنها می توانند سطح بیشتری را برای دفع گرما فراهم کنند و اثر خنک کنندگی خوبی دارند. با پیشرفت مداوم صنعت خودروسازی کشورم، موتورها نیز دائما در حال تقویت هستند و گرمای منتشر شده از آنها به تدریج در حال افزایش است. برای برخی از موتورهای دارای گیربکس اتوماتیک، اغلب لازم است روغن موتور خنک شود. در این زمان، یک مبدل روغن-آب برای دفع موثر گرمای موتور مورد نیاز است. در مقایسه با خودروهای مشابه، اگر خودرو از گیربکس دستی استفاده می کند، اغلب تنها نیاز به نصب یک لوله خنک کننده تک ردیفه است، در حالی که برای برخی از موتورهای با گیربکس اتوماتیک، اغلب لازم است یک لوله خنک کننده دو ردیفه نصب شود تا نیازهای اولیه اتلاف حرارت را برآورده کند. رادیاتور لوله ای و رادیاتور تسمه لوله ای از نظر ترکیب متفاوت هستند. رادیاتور لوله ای از پره ها و لوله های حرارتی زیادی تشکیل شده است. لوله حرارتی و سطح هیت سینک یک مجرای اتلاف حرارت برای گردش هوا را تشکیل می دهند. گرما اغلب از طریق مجرای سطحی به بیرون پراکنده می شود که به طور موثر دمای موتور را کاهش می دهد. این نوع رادیاتور اغلب قوی است و می تواند از گرفتگی با گرد و غبار و روغن جلوگیری کند و در نتیجه باعث لرزش زیاد موتور شود. رادیاتور لوله ای در مقایسه با سایر رادیاتورها دارای فرآیند ساخت ساده، هزینه کم و ظرفیت اتلاف حرارت بالا است و بیشتر در اتوبوس ها و اتومبیل های کوچک استفاده می شود. سایر انواع رادیاتورها به دلیل فرآیندهای کاری خاص، عموماً به طور گسترده مورد استفاده قرار نمی گیرند.

2. طراحی مواد رادیاتور خودرو

هنگام انتخاب مواد رادیاتور، باید به انتخاب موادی با مقاومت در برابر خوردگی قوی و عملکرد انتقال حرارت خوب توجه کرد. برای ساده‌تر شدن فرآیند ساخت رادیاتور، مواد انتخاب‌شده باید از نظر فرآیند و اثر شکل‌دهی و عملکرد جوشکاری تا حد امکان خوب باشد و انتخاب مواد نیز باید در راستای منافع اقتصادی باشد. در حال حاضر صنعت خودرو عمدتاً آلیاژهای مس و مواد مس را برای رادیاتورها انتخاب می کند. به طور کلی، در محدوده قدرت مجاز، برای کاهش هزینه رادیاتور و بهبود کیفیت، ضخامت مواد رادیاتور باید 0.045 میلی متر باشد. برای برخی از شرکت های با کیفیت بالا، ضخامت رادیاتوری که تولید می کنند را می توان در 0.025 میلی متر کنترل کرد. برای سایر قسمت های رادیاتور مانند محفظه های آب، صفحات اصلی و سایر قسمت ها، ضخامت می تواند 0.5 تا 1.5 میلی متر باشد.

3. توسعه رادیاتور خودرو

همانطور که کشور کنترل خود را بر منابع افزایش می دهد. مصرف مواد مسی که باید در رادیاتورها استفاده شود رو به افزایش است. بنابراین، در حال حاضر، مواد رادیاتور باید به طور موثر از یک طرف جایگزین شوند. از سوی دیگر، میزان استفاده از مواد رادیاتور باید برای کاهش مصرف منابع بهبود یابد. مناسب ترین ماده برای جایگزینی مس به عنوان ماده رادیاتور آلومینیوم است. وزن مخصوص آلومینیوم سبکتر از مواد مسی است و عملکرد انتقال حرارت آن بسیار بیشتر از مواد دیگر است و هزینه آلومینیوم کمتر است. بنابراین، عملکرد رادیاتورهای آلومینیومی اساساً مانند مس است، هزینه تولید نیز به طور موثر کنترل می شود و مصرف منابع مس نیز به طور موثر سرکوب می شود. رادیاتورهای آلومینیومی در برخی از برندهای خودرو استفاده شده است. با توسعه مداوم صنعت رادیاتور، مواد اولیه ای که معمولا در زندگی استفاده می شود به عنوان قطعات رادیاتور نیز استفاده می شود. رایج ترین محفظه آب رادیاتور ساخته شده از مواد نایلونی است که دیگر با رادیاتور جوش داده نمی شود، اما می توان آن را با مونتاژ مکانیکی تکمیل کرد. فرآیند تولید به طور قابل توجهی بهینه شده است. در حال حاضر از رادیاتورهای سازه مسی پلاستیکی و رادیاتورهای سازه آلومینیومی پلاستیکی در بسیاری از خودروها استفاده شده است. برخی از کشورهای توسعه یافته در اروپا و ایالات متحده تحقیقات عمیقی در مورد رادیاتورهای تسمه ای لوله ای دوبل انجام داده اند. و در صنعت رادیاتور کارایی و کیفیت آن در تمامی جهات بازخورد خوبی داشته است. این فناوری به طور مداوم در حال گسترش است. من معتقدم که در آینده نزدیک وارد بازار خواهد شد و توسعه آینده صنعت رادیاتور خودرو بهتر خواهد بود.

IV. نتیجه گیری

با شتاب مداوم سرعت زندگی، به منظور دستیابی به حمل و نقل راحت تر، صنعت خودرو به طور مداوم توسعه یافته است. انجام تحقیقات عمیق در مورد قطعات خودرو بسیار ضروری است. این مقاله عمدتاً ترکیب اصلی و شکل ساختاری رادیاتور و شکل ساختاری هسته را تجزیه و تحلیل می کند. و در ترکیب با حفاظت از محیط زیست و اقتصاد فعلی، مواد رادیاتور مقایسه می شوند. تحت شرایط توسعه بازار فعلی، جهت توسعه رادیاتور تجزیه و تحلیل می شود. امیدوارم بتواند به طراحی و توسعه آینده رادیاتورهای خودرو کمک کند.