趙云峰，楊虎，唐紅娟，李強(qiáng)，王黎明

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高原裝備駕駛室的密封性要求及技術(shù)應(yīng)用

趙云峰1，楊虎2，唐紅娟1，李強(qiáng)1，王黎明2

（1.中國人民解放軍63956部隊，北京 100093；2.鄭州宇通重工有限公司，鄭州 451482）

對駕駛室密封性的定義進(jìn)行了一般性解釋，并且根據(jù)高原動力裝備的特殊使用環(huán)境，按國軍標(biāo)要求系統(tǒng)提出了高原裝備駕駛室的密封性定性定量要求（含指標(biāo)體系），最后根據(jù)駕駛室典型的密封方式闡述了具體的工程技術(shù)措施和手段，主要包括駕駛室結(jié)構(gòu)焊縫和對接焊縫的密封、操縱桿件及過線孔處的密封、風(fēng)窗玻璃及車門的密封、隔音降噪材料的應(yīng)用等，通過這些措施，可規(guī)范（指導(dǎo)）駕駛室的密封性設(shè)計。

高原裝備；駕駛室；密封性要求；技術(shù)措施

駕駛室是構(gòu)成車輛裝備的主要總成部件。在傳統(tǒng)的車輛設(shè)計中，駕駛室設(shè)計主要強(qiáng)調(diào)造型、人機(jī)工程、內(nèi)部布置及內(nèi)飾等。對一些在特殊環(huán)境中使用的車輛裝備，雖然對駕駛室的防雨、保溫、防護(hù)安全性等也有所考慮，但從系統(tǒng)角度考慮，目前在工程實踐中還未見到對車輛駕駛室的密封性提出一個完整的定性定量要求，多是總結(jié)性論述各種氣候環(huán)境對裝備的影響因素。高原環(huán)境是自然環(huán)境中具有典型代表性的惡劣環(huán)境，也是我國獨有的特殊環(huán)境，研究探討高原環(huán)境對裝備駕駛室密封性的要求非常具有現(xiàn)實意義，能改善乘員的乘坐環(huán)境，間接提高部隊?wèi)?zhàn)斗力。

文中主要討論環(huán)境因素對裝備（包括分系統(tǒng)、材料等）的影響，通過對駕駛室密封性進(jìn)行多維度的、系統(tǒng)的說明及分析，給出密封性定性定量要求及工程方法建議。

1 駕駛室密封性的定性定量要求

1.1 駕駛室密封性的一般性解釋

在車輛工程中，對駕駛室密封性有各種各樣的要求，但沒有見到標(biāo)準(zhǔn)性的術(shù)語定義。密封性從字面意義很好理解，因此文中也不嘗試給出車輛駕駛室密封性的準(zhǔn)確定義。所謂的駕駛室密封性就是通過適當(dāng)?shù)墓こ淘O(shè)計方法和合理的技術(shù)措施實現(xiàn)各種自然環(huán)境因素對駕駛室內(nèi)部設(shè)備損害的隔離保護(hù)，并為司乘人員提供一個良好的作業(yè)環(huán)境的概括性要求。包括閉光及防紫外線密封性（簡稱光密）、隔音降噪密封性（簡稱聲密）、防塵密封性（簡稱塵密）、透氣及新風(fēng)更換密封性（簡稱氣密）、防水密封性（簡稱水密）、絕熱保溫密封性（簡稱熱密）、防電磁輻射密封性（簡稱電密）等。

1）光密。駕駛室要有良好的視野及采光性能，但在特殊情況下又應(yīng)具備閉光密封性設(shè)計。在夜間行軍或防空狀態(tài)下，高原裝備駕駛室應(yīng)具備閉光性能，駕駛室內(nèi)燈光照度不影響操作手操作，但室內(nèi)的光線又不能泄露出來，包括輪廓散光。在高原環(huán)境下，紫外線輻射影響嚴(yán)重，駕駛室采光應(yīng)具備防紫外線能力。

2）聲密。大分貝噪聲對人的健康危害很大，司乘人員長期暴露在噪聲環(huán)境中，其疲勞限值會明顯降低。駕駛室良好的隔音降噪設(shè)計，能夠保護(hù)室內(nèi)人員的身心健康，同時可有效延長操作駕駛時間。

3）塵密。風(fēng)沙塵土不僅污染駕駛室環(huán)境、損害人員健康，而且儀表及其他電子器件如果進(jìn)入沙塵，也影響其使用性能及可靠性壽命。動力裝備及工程車輛在高原地區(qū)使用，駕駛室的防塵密封性設(shè)計非常必要。

4）氣密。高原環(huán)境低壓缺氧，室內(nèi)聚集的水汽和殘留二氧化碳等有害氣體成分，使人感到疲勞、頭痛和惡心。駕駛室通常要安裝新風(fēng)制氧系統(tǒng)，以抵消高原缺氧對人員正?；顒拥挠绊憽Ｈ绻{駛室漏氣量太大，建立不起正壓系統(tǒng)，一方面無法滿足“三防”裝置使用的正常壓力要求，另一方面也無法維持駕駛室空間內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)氧含量，因此，駕駛室的氣密性設(shè)計對軍事裝備尤為重要。

5）水密。水滲漏到駕駛室不但影響駕駛員正常操作，也容易腐蝕結(jié)構(gòu)件及儀表、線路等，或引起短路燒壞電路。裝備經(jīng)常在雨天環(huán)境下使用，駕駛室在淋雨狀態(tài)下應(yīng)具有防雨密封性?；蜓b備通過水域障礙時（涉水行駛），駕駛室下部也應(yīng)滿足一定的涉水深度，避免進(jìn)水。

6）熱密。裝備在低溫或高溫環(huán)境中使用，需要在駕駛室內(nèi)建立一個舒適的作業(yè)環(huán)境，通常采用在駕駛室內(nèi)安裝冷暖空調(diào)裝置的方式解決。制熱或制冷，不僅需要駕駛室良好的氣密性，更需要駕駛室結(jié)構(gòu)具有良好的絕熱性能，以避免通過駕駛室結(jié)構(gòu)過快地進(jìn)行室內(nèi)外的熱交換。

7）電密。裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下使用，肯定要受到環(huán)境電磁輻射的影響，或裝備本身的電磁輻射可能會影響到周圍的裝備。裝備的控制系統(tǒng)、信息指揮系統(tǒng)通常都布置在駕駛室內(nèi)，如果裝備要具備良好的電磁兼容性能，駕駛室電密閉是最有效的技術(shù)手段。

不同的裝備因使用要求不同，可能有不同的密封性要求。特殊裝備可能還有其他的密封性要求。援詞引義，我們可在上述“一般性解釋”的基礎(chǔ)上以更廣的思路更寬的使用范圍來深入理解密封性的綜合要求。

1.2 高原裝備駕駛室的密封性定性定量要求

根據(jù)高原裝備的使用要求及相關(guān)系列軍用標(biāo)準(zhǔn)要求，總結(jié)出了高原裝備應(yīng)能滿足的環(huán)境要求，提出了高原裝備駕駛室密封性的定性定量要求。

1.2.1 環(huán)境適應(yīng)性

環(huán)境適應(yīng)性要求可服從主裝備（或整車）的總體要求：適應(yīng)海拔≥5000 m，工作溫度為－43~+46 ℃，儲存溫度為－55~+70 ℃，相對濕度≥95%。

1.2.2 密封性的定性要求

駕駛室的密封性應(yīng)保證裝備能通過相關(guān)國軍標(biāo)規(guī)定的嚴(yán)寒地區(qū)、沙漠地區(qū)、高原地區(qū)以及濕熱地區(qū)適應(yīng)性試驗[1]。

1）駕駛室應(yīng)有良好的光密性，在防空條件下駕駛室的閉光措施應(yīng)保證室內(nèi)的光線不外泄，駕駛室玻璃應(yīng)具有防紫外線功能。

2）駕駛室應(yīng)具有良好的隔音降噪措施，能有效隔離本體噪聲和外界噪聲對司乘人員的影響。

3）駕駛室應(yīng)有良好的防塵密封性，所有活動部件（部位）及孔口處應(yīng)設(shè)計防塵措施。

4）駕駛室應(yīng)能建立起規(guī)定的正壓力，空氣泄露量應(yīng)保證新風(fēng)系統(tǒng)的正常供風(fēng)量。

5）駕駛室風(fēng)窗、后窗、側(cè)窗、車門、頂蓋等部位以及焊接和連接部位，不得有滲水現(xiàn)象。

6）駕駛室應(yīng)能在規(guī)定的環(huán)境條件下具有保溫、除霜以及制冷等功能[2-4]。

7）駕駛室應(yīng)設(shè)計安裝電隔離裝置，起到保護(hù)駕駛室內(nèi)電控系統(tǒng)及信息系統(tǒng)的正常使用。駕駛室內(nèi)電器件在車輛及其周圍空間中，在運行時間內(nèi)，在可用的頻譜資源條件下，本身以及周圍的用電設(shè)備可以共存，不致引起降級。

1.2.3 密封性的定量要求

表1為有關(guān)資料推薦的駕駛室環(huán)境氣候參數(shù)數(shù)值范圍[5]。

表1 駕駛室內(nèi)環(huán)境氣候參數(shù)

1）紫外線衰減量：≥92%。

2）司機(jī)位置處噪聲限值：≤86 dB（A）[6]。

3）駕駛室應(yīng)能建立起300 kPa的正壓力。室內(nèi)有足夠的新鮮空氣，對單人駕駛室所需的空氣更換量，冬季為20 ~30 m3/h，夏季的空氣更換量應(yīng)比冬季高2~3倍。

4）駕駛室內(nèi)空氣流動應(yīng)均勻，上下、左右各部分的氣流速度相差不應(yīng)太大，司機(jī)頭部水平位置的空氣流速，冬季應(yīng)不大于0.15 m/s，夏季不大于0.5 m/s（室內(nèi)溫度26 ℃時）。空氣泄漏量可根據(jù)裝備使用要求參照GJB 6109中3.6.1的表3相關(guān)內(nèi)容確定空氣泄漏量等級。

5）防雨密封性：能通過水流壓力不小于147 kPa、淋雨強(qiáng)度6 mm/min（60 min）的試驗測試。

6）絕熱系數(shù)：冬季室內(nèi)溫度應(yīng)保持在10 ℃以上，室內(nèi)各處溫差不宜大于10~15 ℃，且頭部溫度應(yīng)比室內(nèi)平均溫度低2~3 ℃，腿以下部分高2~3 ℃，相對溫度保持在30%~70%為宜。絕熱系數(shù)可根據(jù)裝備使用要求參照GJB 6109中3.6.5的表5相關(guān)內(nèi)容確定絕熱系數(shù)等級。

7）電磁屏蔽效能：裝備駕駛室本身不需提電磁兼容性要求，但作為信息系統(tǒng)和車電系統(tǒng)的主要承載體，其電隔離設(shè)計應(yīng)可以為整車系統(tǒng)的電磁兼容能力予以貢獻(xiàn)。駕駛室的電磁屏蔽效能等級可根據(jù)裝備的使用要求參照GJB 6109中3.6.4的表4相關(guān)內(nèi)容確定電磁屏蔽效能等級。

8）根據(jù)GJB 151B和GJB 1389A的相關(guān)要求，駕駛室內(nèi)設(shè)備的電磁兼容性應(yīng)滿足以下規(guī)定[7-8]：①電磁發(fā)射。頻率范圍為10 kHz～10 MHz的所有電源導(dǎo)線的傳導(dǎo)發(fā)射不應(yīng)超過GJB 151B—2013中5.5.2規(guī)定的CE102限值；頻率范圍為2 MHz～18 GHz的設(shè)備和分系統(tǒng)殼體、所有互聯(lián)電纜以及永久性安裝在EUT（接收機(jī)和處于待發(fā)狀態(tài)下的發(fā)射機(jī)）上天線的電場輻射發(fā)射不應(yīng)超過GJB 151B—2013中5.20.2規(guī)定的RE102限值。②電磁敏感度。車載設(shè)備和分系統(tǒng)的頻率范圍、EUT電源頻率二次諧波至150 kHz的交流電源線和25 Hz～150 kHz的直流電源線，不包括回線的傳導(dǎo)敏感度不應(yīng)超過GJB 151B—2013中5.8.2規(guī)定的CS101限值；頻率范圍為4 kHz～400 MHz的所有互連電纜和電源電纜的傳導(dǎo)敏感度不應(yīng)超過GJB 151B—2013中5.16.2規(guī)定的CS114限值；所有互連電纜和電源電纜的注入脈沖激勵傳導(dǎo)敏感度不應(yīng)超過GJB 151B—2013中5.17.2規(guī)定的CS115限值；頻率范圍為10 kHz～100 MHz的所有互連電纜、電源電纜和每根高電位電源線的阻尼正弦瞬態(tài)傳導(dǎo)敏感度不應(yīng)超過GJB 151B—2013中5.18.2規(guī)定的CS116限值；頻率范圍為30 MHz～18 GHz的車載設(shè)備、分系統(tǒng)殼體和所有互聯(lián)電纜的輻射敏感度不應(yīng)超過GJB 151B—2013中5.23.2規(guī)定的RE103限值。

2 密封性設(shè)計的典型工程措施

2.1 密封性設(shè)計分類

按照密封性要求及密封結(jié)構(gòu)特點，可以將密封性設(shè)計分為靜態(tài)密封和動態(tài)密封兩大類[9]。

1）靜態(tài)密封。駕駛室結(jié)構(gòu)的各連接部分，設(shè)計要求對該部分的間隙密封，在使用過程中這種密封關(guān)系是固定不動的，稱為靜態(tài)密封。采用涂敷密封膠的方法防止車身腐蝕，減小振動和噪聲。

2）動態(tài)密封。對駕駛室的門、窗、孔蓋等活動部位之間的配合間隙進(jìn)行密封，稱為動態(tài)密封。一般采用密封條，靠密封條的壓縮變形來填充構(gòu)件間的縫隙，使駕駛室內(nèi)與外界隔絕，不僅防止風(fēng)、雨和塵土侵入室內(nèi)，提高隔音和隔熱性能，同時對緩和車門關(guān)閉時的沖擊力和車身在行駛中的振動起著重要作用。

2.2 駕駛室密封方式

2.2.1 駕駛室結(jié)構(gòu)焊縫和對接焊縫密封

對于駕駛室結(jié)構(gòu)焊縫和對接焊縫處的間隙，用性能穩(wěn)定的具有優(yōu)良耐油、耐熱的密封膠填補(bǔ)，防止車身腐蝕，阻礙縫隙的噪音傳遞，降低間隙振動，提高密封性。焊縫密封膠性能：拉伸強(qiáng)度≥6.0 MPa，剪切強(qiáng)度≥5.0 MPa，低溫屬性為在－45 ℃下無斷裂，邵氏A硬度為55～65。

2.2.2 駕駛室操縱桿件及過線孔處密封

駕駛室內(nèi)所有操縱桿件、手柄、踏板的開口處及過線孔處均應(yīng)采取密封措施，加橡膠套密封[10]（如：卡槽式、壓板式）或使用過渡接頭、電連接器過渡密封，如圖1—圖4所示。這樣可以減小過線孔間隙，阻止噪音和灰塵進(jìn)入。這些細(xì)小或微小的間隙也常常是設(shè)計時最容易不在意或忽視的。

圖1 卡槽式堵蓋

圖2 壓板式護(hù)套

圖3 過渡接頭

圖4 電連接器

2.2.3 風(fēng)窗玻璃密封

風(fēng)窗玻璃較常選用防紫外線的玻璃（如LOW-E玻璃），玻璃的安裝有兩種方法：橡膠密封條鑲嵌法和玻璃直接粘接固定法。

橡膠密封條鑲嵌法結(jié)構(gòu)比較簡單，見圖5。優(yōu)點是擋風(fēng)玻璃的安裝和更換相對容易，橡膠密封條在車身與玻璃之間能起到緩沖作用，很好地防止車身扭轉(zhuǎn)時，由于風(fēng)窗玻璃框的變形對風(fēng)窗玻璃的損壞。缺點是存在不能將風(fēng)窗玻璃與車身結(jié)合成整體的不定因素，對車身的剛性無明顯幫助，不利于車身輕量化設(shè)計，裝配效率低。

圖5 橡膠密封條鑲嵌法

玻璃直接粘接固定法是用粘接劑將擋風(fēng)玻璃和窗框緊密而牢固的粘接在一起，完全填充窗框止口的低凹和不平整處，消除結(jié)構(gòu)配合的間隙，提高車身的密封性，玻璃也不易脫落，見圖6。這種粘接固定法不僅密封性好，而且由于構(gòu)成整體，提高車身剛性，能極大地改善防振和隔音性能。

圖6 玻璃直接粘接固定法

2.2.4 車門的密封結(jié)構(gòu)

車門的密封結(jié)構(gòu)，一種為單層密封結(jié)構(gòu)，另一種為雙層密封結(jié)構(gòu)。單層密封結(jié)構(gòu)是采用安裝橡膠密封條的方式來實現(xiàn)密封，見圖7。雙層密封結(jié)構(gòu)是第一層采用橡膠條密封，第二層采用彈性卡槽來密封[11-12]，見圖8。由于成本因素，民用工程車輛駕駛室車門普遍采用單層密封結(jié)構(gòu)。

圖7 單層密封結(jié)構(gòu)

圖8 雙層密封結(jié)構(gòu)

2.2.5 隔音降噪材料的應(yīng)用

常用的隔音降噪材料有兩種，一種是降噪海綿，另一種是聚氨酯發(fā)泡吸音材料，性能見表2。

表2 吸音系數(shù)對比

通常情況下，在駕駛室內(nèi)壁與內(nèi)飾之間填充聚氨酯發(fā)泡隔音降噪材料，見圖9。使用發(fā)泡材料可以避免海綿分塊粘貼所產(chǎn)生的間隙，可完全填充，提高隔音和保溫效果。在駕駛室地板下常常粘貼降噪海綿[13]，見圖10，阻斷來自地板下的噪音和熱量。另外，軍用方艙應(yīng)用的鋁蜂窩、芳綸紙蜂窩，輕量化程度高、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大、絕熱效果更好，是高原裝備駕駛室隔音降噪材料的發(fā)展趨勢。

圖9 聚氨酯發(fā)泡材料

圖10 降噪海綿

3 結(jié)語

良好的駕駛室密封性設(shè)計水平可以提高裝備的環(huán)境適應(yīng)能力，改善乘員的乘坐環(huán)境。文中也是嘗試提出駕駛室密封性的定性定量要求，特別是高原裝備駕駛室的密封特殊性要求及技術(shù)應(yīng)用，以促進(jìn)高原裝備駕駛室密封性設(shè)計的規(guī)范化及能力提高。

駕駛室密封性設(shè)計是一個與整車集成的系統(tǒng)工程，要權(quán)衡總體技術(shù)要求、工藝實現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)性及價格成本等因素。不同的使用要求可能就有不同的設(shè)計措施和技術(shù)手段，存在著技術(shù)路線的差異。如駕駛室的安全保護(hù)、防護(hù)防彈等性能要求可能給駕駛室的密封性設(shè)計帶來的工藝改變或制造的難度。即便如此，駕駛室密封性設(shè)計在裝備研發(fā)和使用中逐漸顯現(xiàn)出來的重要地位和作用，使大家越來越意識到對其指標(biāo)體系的理解、掌握并加以實現(xiàn)的緊迫性，從而加大人力、物力的投入來開展專項研究和技術(shù)儲備。

[1] GJB 150A—2009, 軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法[S].

[2] GB 25684.1—2010, 土方機(jī)械安全第一部分:通用要求[S].

[3] GJB 1639—1993, 軍用推土機(jī)規(guī)范[S].

[4] JB/T 10902—2008, 工程機(jī)械司機(jī)室[S].

[5] 王繼新, 李國忠, 王國強(qiáng). 工程機(jī)械駕駛室設(shè)計與安全技術(shù)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2010.

[6] GB 16710—2010, 土方機(jī)械噪聲限值[S].

[7] GJB 151B—2013, 軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求與測量[S].

[8] GJB 1389A—2005, 系統(tǒng)電磁兼容性要求[S].

[9] 韓梅. 重型卡車駕駛室密封性研究[D]. 西安: 西安石油大學(xué), 2011.

[10] 郝國強(qiáng), 李強(qiáng). 裝載機(jī)駕駛室設(shè)計[J].工程機(jī)械, 1997(6): 17-18.

[11] GJB 1835—93, 裝甲車輛人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)[S].

[12] GJB 6109—2007, 軍用方艙通用規(guī)范[S].

[13] 王振. 輪式裝載機(jī)駕駛室內(nèi)噪聲源分析及其降噪設(shè)計[J]. 工程機(jī)械, 2005(8): 27-28.

Leakproofness Requirements and Technical Application of Plateau Equipment Cab

ZHAO Yun-feng1, YANG Hu2, TANG Hong-juan1, LI Qiang1, WANG Li-ming2

(1.Unit 63956 of PLA, Beijing 100093, China; 2.Zhengzhou Yutong Heavy Industries CO., LTD, Zhengzhou 451482, China)

This article firstly explained the meaning of cab leakproofness. Then according to the special use environment of power equipment and based on the national military standard, we put forward qualitative and quantitative demands (including indicator system) for the leakproofness of the plateau equipment cab. Finally, the typical engineering measures and methods were expounded according to the leakproofness methods. These mainly include leakproofness of structural weld and butt weld, joystick and cross hole, windscreen and door, the application of noise reduction material etc. Through these measures, the sealing design of the cab can be directed.

plateau equipment; cab; leakproofness requirements; technical measurs

10.7643/ issn.1672-9242.2017.10.005

TJ07

A

1672-9242(2017)10-0026-05

2017-05-18；

2017-08-24

趙云峰（1965—），男，山西人，高級工程師，主要從事裝備論證與試驗。