【摘要】工程機械在長期的工作之中，因為其工作環(huán)境比較惡劣，太陽的輻射以及及其自身熱量的散發(fā)等等問題，需要做好工程機械的制冷系統(tǒng)設(shè)計，基于此，本文論述了工程機械空調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)問題。

【關(guān)鍵詞】工程機械；空調(diào)制冷；系統(tǒng)設(shè)計

引言

經(jīng)濟環(huán)境與人們生活水平的不斷提高，對空調(diào)制冷系統(tǒng)也提出了更高的要求。這也就給廣大的空調(diào)設(shè)計與安裝人員提出了更高的要求，不止局限于對系統(tǒng)與設(shè)備的了解，還要設(shè)計出更加穩(wěn)定、高效的空調(diào)制冷系統(tǒng)。

1、工程機械空調(diào)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

當(dāng)前，隨著我國科技水平的不斷提升，我國的工程機械制造水平也越來越高，與世界先進水平差距越來越小。而工程機械空調(diào)系統(tǒng)作為一種特殊的空調(diào)系統(tǒng)，它主要適用于工作條件較為復(fù)雜和惡劣的環(huán)境，它主要分為單冷型工程機械空調(diào)系統(tǒng)和雙冷型工程機械空調(diào)系統(tǒng)。從其基本結(jié)構(gòu)來看，工程機械空調(diào)系統(tǒng)主要由冷凝器、壓縮機、蒸發(fā)器、貯液干燥器、膨脹閥、管路系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等組成，其工作過程主要由壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)四個環(huán)節(jié)組成。工程機械空調(diào)系統(tǒng)在進行制冷循環(huán)工作時，壓縮機和發(fā)動機通過帶電磁離合器的皮帶輪連接在一起，通電后，離合器結(jié)合發(fā)動機運轉(zhuǎn)進而帶動壓縮機開始工作。斷電后，發(fā)動機和壓縮機相分離，壓縮機將蒸發(fā)器中的低溫低壓制冷劑蒸汽吸收進來，并通過壓縮將其轉(zhuǎn)化為高溫高壓氣體，然后將氣體通過高壓管路輸送至冷凝器當(dāng)中，與外界空氣熱交換，以降低其溫度，當(dāng)溫度降至50℃左右時，即可將其冷凝為液態(tài)存放至貯液干燥罐內(nèi)，再進行相應(yīng)的凈化處理，將水分和雜質(zhì)清除出去，由高壓管輸送至膨脹閥，在其節(jié)流作用下，高溫高壓的液態(tài)制冷劑會變?yōu)榈蜏?、低壓的霧狀進入蒸發(fā)器內(nèi)，吸收熱量沸騰汽化，降低周圍氣溫。而在蒸發(fā)器的出口部位，制冷劑氣體吸熱后溫度上升至5℃左右，鼓風(fēng)機將蒸發(fā)器表面的一些涼氣及時輸送到車廂中，降低車廂溫度，使人感到?jīng)鏊?。工程機械空調(diào)系統(tǒng)通過不斷循環(huán)這一工作過程，使蒸發(fā)器周圍始終保持著較低的溫度。工程機械采暖裝置的主要功能是向車內(nèi)供熱，保持車內(nèi)溫度。根據(jù)供熱熱源類型的不同，可將工程機械采暖裝置劃分為獨立式采暖裝置和非獨立式采暖裝置。其中，非獨立式采暖裝置又被稱作發(fā)動機采熱式裝置，它將發(fā)動機在工作工程中產(chǎn)生的冷卻水作為熱源，通過熱交換器和離心風(fēng)機組合而成的暖風(fēng)機進行加熱，提高車廂溫度。這種采暖方式具有操作性強、采暖成本低、高效便捷等優(yōu)勢，但這種采暖裝置制熱量較小，難以滿足實際需要。因此，工程機械一般使用非獨立式采暖裝置。

2、工程機械空調(diào)制冷系統(tǒng)的設(shè)計相關(guān)要點分析

2.1、工程機械空調(diào)的作用

通常，工程機械工作環(huán)境比較差，操作人員的操作環(huán)境也較差，尤其在潮濕、炎熱、粉塵大、寒冷的作業(yè)地區(qū)，空調(diào)的應(yīng)用就顯得尤為重要。

工程機械空調(diào)的最主要的功能是對駕駛室內(nèi)空氣的濕度、溫度、氣流流速和清潔度等影響因數(shù)進行調(diào)節(jié)，使操作人員感到舒適，并去除擋風(fēng)玻璃上的霧、霜、雪，保證操作人員身體健康和行車安全。具體功能有以下幾點：一是調(diào)節(jié)駕駛室內(nèi)空氣的溫度。夏季降溫，冬季取暖并除霜、雪，潮濕季節(jié)除濕除霧。二是調(diào)節(jié)駕駛室內(nèi)空氣的濕度。三是調(diào)節(jié)駕駛室內(nèi)氣流流速。四是凈化駕駛室內(nèi)空氣，提供潔凈新鮮空氣。五是實現(xiàn)駕駛室內(nèi)增壓，阻止灰塵進入駕駛室。

2.2、壓縮機選型與安裝

壓縮機是丫調(diào)制冷系統(tǒng)的心肪，起著壓縮和輸送制冷劑蒸汽的作用，分為控制排量壓縮機和變排量壓縮機。

定排量壓縮機是每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的排氣量基本固定，其排氣頻率隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的提局而成比例提局，而不能根據(jù)制冷的需求而自動改變功率輸出。實際應(yīng)用時，連續(xù)高轉(zhuǎn)速多控制在2200～2500r/min，間歇性高速控制在2800r/min。

變排量壓縮機可以根據(jù)設(shè)定的壓縮機吸氣腔壓力，自動調(diào)節(jié)功率輸出，即每轉(zhuǎn)的排氣量可根據(jù)吸氣腔的壓力變化而變化。變醒壓縮機具有定排量和挪量雙重性質(zhì)，其活塞由定行程到變行程的臨界轉(zhuǎn)速一般在2200r/min左右。

2.3、制冷劑管路布置

從蒸發(fā)器至壓縮機的吸入管應(yīng)盡可能短，并且管路通徑的大小適當(dāng)以保持一個最小的壓力降，空調(diào)系統(tǒng)所有的制冷劑循環(huán)流通管路都要確保與發(fā)動機排氣管等熱源可靠隔離。

2.4、避免風(fēng)機工作噪聲

蒸發(fā)器和冷凝器總成如安裝不當(dāng)或不平衡，風(fēng)機或送風(fēng)機在駕駛室內(nèi)可產(chǎn)生噪聲與震動。這就要求蒸發(fā)器總成、冷凝器總成在整機上的安裝要確保平穩(wěn)并進行可靠的減震。

2.5、空調(diào)系統(tǒng)耐用性絕

大部分工程機械常遇到?jīng)_撞與震動，所以，應(yīng)在空調(diào)系統(tǒng)中將一些元件防震固定，如壓縮機支架應(yīng)用螺栓與防松螺帽固定在一起，能持久的抗沖撞與震動。操作方便性總體布局時應(yīng)保證空調(diào)系統(tǒng)所有控制器、開關(guān)等安裝于駕駛室操作方便的位置。

2.6、維修保養(yǎng)的便

捷為了保證空調(diào)系統(tǒng)的維修與更換方便，蒸發(fā)器總成、冷凝器總成等主要零部件應(yīng)安裝在便于清洗的地方，可在沒有整體拆散的情況下拆換?？偟囊缶褪强照{(diào)系統(tǒng)在整機上的布置必須確保修理的可接近性。

3、工程機械空調(diào)技術(shù)的發(fā)展歷程

車用空調(diào)的的發(fā)展經(jīng)歷了5個階段，由功能簡單向功能齊全方向發(fā)展，而工程機械空調(diào)發(fā)展雖滯后于車用空調(diào)較多，但其發(fā)展歷程與汽車空調(diào)基本相同。

單一供暖，該階段空調(diào)系統(tǒng)多為利用發(fā)動機冷卻液通過制熱芯體將水芯加熱，用鼓風(fēng)機將被加熱空氣吹入駕駛室，給駕駛室的操作人員供暖。目前國內(nèi)某些企業(yè)的工程機械產(chǎn)品依然在使用此種空調(diào)，主要用于售價較低的小型工程機械。

單一制冷，單一制冷空調(diào)技術(shù)在二戰(zhàn)后得到運用，在1957年開始有了加裝單一制冷空調(diào)系統(tǒng)的轎車。但是此空調(diào)裝置無法調(diào)節(jié)溫度，目前基本被淘汰。當(dāng)前使用的單一制冷空調(diào)，幾乎都為可調(diào)型。

冷暖一體化，隨著空調(diào)技術(shù)的不斷發(fā)展，冷暖一體式空調(diào)第一次在汽車上實現(xiàn)應(yīng)用，并且已經(jīng)具備了基本的制冷、制熱、除霜、通風(fēng)和過濾等功能，但是需要人員控制，工作量較大，可調(diào)溫性差。目前我國工程機械多數(shù)都在使用這種空調(diào)系統(tǒng)。

自動溫控空調(diào)系統(tǒng)，該種空調(diào)系統(tǒng)雖冷暖一體，但需要手動調(diào)節(jié)溫度，增加了操作人員的工作量，控制效果也不是非常好，但是目前此方案還是得到了用戶的認可。這種空調(diào)系統(tǒng)需要事先將溫度設(shè)定好，系統(tǒng)會在事先設(shè)定的溫度范圍內(nèi)自動工作，起到調(diào)節(jié)駕駛室內(nèi)空氣的目的。目前，此方案被廣泛地應(yīng)用于工程機械的空調(diào)系統(tǒng)中。

4、結(jié)語

在空調(diào)制冷系統(tǒng)設(shè)計完成之后，應(yīng)該首先進行試驗驗證，以確定其是否滿足工程機械的實際要求，在實驗室驗證之時，各個參數(shù)應(yīng)預(yù)留足夠的裕量，以保證在實際使用之中達到設(shè)計要求。

參考文獻

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