浅谈挖掘机空调系统的设计思路

来源：塑胶五金网发布时间：2007-12-16 11:56:16点击率：

        随着现代工业技术的发展，挖掘机制造业水平不断提高，产品不仅要做到质量可靠，结构合理，外形美观，而且对操作舒适性的要求也越来越高。
　　挖掘机空调作为空调技术在挖掘机上的应用，它能创造驾驶室内环境的舒适性，保持车室内空气温度、湿度、流速、洁净度、噪声和余压等在舒适的标准范围内，不仅有利于保护驾驶员的身心健康，提高工作效率和生活质量，而且还对增加挖掘机工作时的安全性具有积极作用。因而合理的设计，布局空调系统对于改善　操作的舒适性有着十分重要的意义。根据目前国内外发展状况来看，液压挖掘机空调系统的设计有以下特点：
　　１）合理的风道布局与先进的控制系统相结合。
　　在国外及合资企业生产的众多挖掘机中，均采用多风道空调立体送风，并可通过控制开关或液晶控制面板选定出风口的位置及大小，且具有注入新风的功能，以提高通风效果。此外在一些机型，如卡特的部分机型还附加有一个储物箱，利用空调的冷暖出风，在夏季可作为冷藏箱使用，在冬季可作为保温箱使用。同时，为实现驾驶室的整体美观，采用豪华型的出风口，不仅可靠实用，而且美观大方。以徐州徐挖ＸＣＧ２２０ＬＣ挖掘机空调为例，该机采用立体远程送风结构，风道布置分成前，中，后三部分；后部两侧风口具有吹背功能，中部吹脚风口用于增强冬季驾驶员的脚部舒适性，前侧面风口具有前吹风、除霜功能。驾驶室后部具有新鲜空气注入口。各出风口的风量及工作状态可通过电子控制面板控制相应的步进电机进行调节。送风管采用保温波纹管，风道阻力小，且可减少空气在风道内的沿途换热。该机蒸发器上配有电子暖风水阀，可通过操作控制面板方便的实现冷暖风的切换。
　　２）先进的换热芯体
　　挖掘机用换热器（蒸发器和冷凝器）的结构形式，材料性能和制造工艺不仅直接影响系统的有效利用空间，而且直接影响系统的制冷性能、散热和吸热效果。因此国外挖机空调换热器主要朝着如何强化传热、降低热阻、提高换热效果以及减轻质量、缩小体积、提高单位体积的传热面积的方向发展。在国外较先进的机型中蒸发器主要朝层叠式（板翅式）结构方向发展，冷凝器主要采用平流式结构，并在此结构的基础上改进其与贮液干燥罐、过冷气等部件的匹配。如卡特３２０Ｃ，小松ＰＣ２０００－７，徐挖ＸＣＧ２２０ＬＣ机型均采用上述结构，比起以前的管片式、管带式结构可提高换热交换率１０－３０％左右。在制造材料选取上，蒸发器与冷凝器均已实现全铝化，主要原因是追求重量轻，另外价格也比较便宜，还可避免铜管铝片结构形式，可能产生的铜与铝两种极性不同材料之间的电化学腐蚀。
　　３）先进的节流膨胀结构
　　目前较先进的挖掘机空调节流膨胀机构，主要朝着结构简单、工作可靠、控制灵敏、提高效率的方向发展，因此在Ｆ型热力膨胀阀的基础上出现了Ｈ型热力膨胀阀。该阀基本上克服了Ｆ型膨胀阀灵敏度不够理想、不易实现温度迅速控制、连接感温包的毛细管较长、抗振可靠性受到影响，和外平衡膨胀阀平衡管安装麻烦、容易碰坏的不足。此外贮液干燥器和汽液分离器，一般都用铝合金筒体结构代替原来的铜结构，目的就是尽量减轻辅助设备的质量。
　　４）适合工程机械工作环境的结构形式
　　通过市场调研可以发现国外先进的挖掘机空调，在很多结构形式上更适合于工程机械产品使用：（１）连接管路接头形式多采用压板式管接头，其特点是除了具有０形圈的径向密封外，还有无焊接模块和独特的连接座通过螺栓进行连接。这样可以保证管端连接部分的密封性能经受机器的颠簸和振动。同时使用这种结构形式安装快速可靠，目前已被普遍采用。（２）主要部件的设计均考虑到抗振性。前文所述关于蒸发器的结构多采用层叠式结构，可大大缩减体积，在实际设计时通常是将蒸发芯体，暖风水箱，鼓风机控制电机，膨胀阀等部件封装在一个注塑件壳体中的，构成我们通常所说的蒸发器总成，在蒸发器总成与驾驶室底板相接触的地方均增加了减震机构，以适应工程机械产品工作时的剧烈振动。同时在设计挖掘机空调时又考虑到工作环境较差，故在吸风口，新鲜空气注入口等部位设计了抽拉式过滤网，以便经常清洗更换。另外部分空调厂家在设计压缩机时，在内部增设了工程机械专用的防护罩，连杆等装置。（３）一些厂家在电子空调控制面板的电路设计时，充分考虑到干扰及瞬时高电压冲击问题增加了保护电路。
　　５）必要的保护措施
　　在挖掘机空调系统中，通常都设有一些保护措施，很多厂家在系统中均设有常开式高低压保护开关和易熔塞，当系统压力过高或过低时压力开关发生动作，强行切断压缩机电磁离合器电源回路保护空调系统不受损坏，当系统温度过高时，安装在贮液干燥罐上的易熔塞自动熔化，同时切断空调压缩机回路，以保护空调系统不受损坏，另外在某些滑片式结构的压缩机的壳体上，还装有测量排气温度的传感器，当压缩机排气温度大于１５０℃时，电磁离合器脱开，以保证压缩机完好，当温度低于１３０℃时，传感器簧片恢复，离合器又可正常工作。
　　６）新型环保型制冷剂Ｒ１３４ａ得到广泛应用。
　　制冷剂的性质直接影响制冷循环的技术经济指标，而且对制冷装置的特性及运行管理也有着密切的关系。Ｒ１３４ａ是一种新型制冷剂，其标准蒸发温度为一２６．５℃。Ｒ１３４ａ安全性好、无色、无味、不燃烧、不爆炸、基本无毒性、化学性质稳定。它的主要热力性质与Ｒ１２相似，Ｒ１３４ａ气化潜热大、比定压热容大、具有较好制冷能力；饱和气体比体积大，相同排气量压缩机的制冷剂的质量流量小；热导率较高、热传导性能好、粘度低、流动性好；国际上研究结果认为Ｒ１３４ａ是比较理想的一种Ｒ１２替代制冷剂。其环境特性与Ｒ１２相比对臭氧层没有破坏作用，温室效应是Ｒ１２的十分之一。Ｒ１３４ａ对金属的腐蚀作用比较小，不溶于水，属ＨＦＣ类制冷剂，按当前的国际协议可长期使用。因此Ｒ１３４ａ的制冷剂是目前汽车、工程车行业的制冷剂。
　　７）细微之处考虑更加周到。
　　现代挖掘机空调不仅在质量功能上优于其它工程机械空调，而且在外观布置及一些细节处理上都考虑的十分周到，以韩国现代２１５ＬＣ－７挖掘机空调为例，其蒸发器总成采用注塑材料一次成形，上面预留了继电器、风门电机，线束等电器元件安装支架，让人感觉既非常紧凑，又不显凌乱，整机线束沿着走线支架布置合理美观，各类电器接插件均用隔热材料保护，固定在安装支架上，显得非常可靠。与主线束连接的接插件采用带屏蔽的防水型结构，即便在非常恶劣的工况环境下，也能保证正常工作。鼓风机上专门安装了一个排气扁管，可以带走工作时产生的热量。与贮液罐、压缩机相连的电器元件接插件均固定在各部件主体上，有效的避免了由于机器振动造成电器元件接触不良的危害。内外气进风过滤网，均采用抽拉式结构，操作起来十分方便。所有这些结构特点让人感觉非常精致，比起国内其它品牌的空调具有明显的优势。
　　通过上述介绍可以看出，挖掘机空调正朝着布局合理、外形美观，结构紧凑，环保实用以及自动化控制的方向发展，相信随着工业发展步伐的快速推进，未来挖掘机空调的设计将更上一层楼。

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