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        汽車空調(diào)系統(tǒng)連接接口設(shè)計(jì)

        2019-01-04 07:57:52邱雪杰何景林涂家富
        汽車電器 2018年12期
        關(guān)鍵詞:形圈壓縮率汽車空調(diào)

        邱雪杰,何景林,涂家富

        (長(zhǎng)安汽車股份有限公司合肥研究院,安徽 合肥 230000)

        汽車空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)制冷劑循環(huán),與外界進(jìn)行熱交換,完成空調(diào)系統(tǒng)的制冷功能;為保證空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑流動(dòng)順暢、高效地完成熱量傳遞,各部件的連接必須保證系統(tǒng)的低阻力和密封性。

        管路部件是連接汽車空調(diào)系統(tǒng)中的其他零部件,使分散在汽車車身內(nèi)部的壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥等部件緊密有序相連,形成一個(gè)封閉的系統(tǒng),保證制冷劑在空調(diào)系統(tǒng)中的循環(huán)流動(dòng)。

        汽車空調(diào)系統(tǒng)中的連接接口采用O形圈徑向密封方式,用于密封的O形圈,要求有較好的耐HFC-134a和耐壓縮機(jī)潤(rùn)滑油能力,良好的抗磨性、抗腐蝕、抗撕壓特性,目前選用的O形圈材料為氫化丁晴橡膠 (HNBR),顏色一般為綠色、黑色。

        1 O形圈密封原理

        O形圈裝在密封溝槽中,并形成適當(dāng)?shù)膲嚎s量,借助于材料的反彈力壓緊密封面而起到密封的作用;如圖1,O形密封圈 (圖1a)是安放在密封溝槽中 (圖1b)使用的,O形圈的密封能力是裝配后的壓縮力 (圖1c)和冷媒高壓作用下,使O型圈發(fā)生變形所產(chǎn)生的彈性接觸力來(lái)實(shí)現(xiàn)的,此密封能力隨著壓力的升高而提升,并且磨損后有一定的自動(dòng)補(bǔ)償能力。

        O形圈靠彈性、形狀等可達(dá)到自行密封 (圖1d),當(dāng)O形圈壓力超過(guò)某限度,O形圈被擠入溝槽間隙,由于空調(diào)系統(tǒng)工作時(shí)產(chǎn)生的壓力脈動(dòng),會(huì)使密封圈產(chǎn)生微量振動(dòng)損壞O形圈,使密封能力下降,甚至產(chǎn)生泄漏,為避免此種情況,在密封設(shè)計(jì)時(shí)要考慮系統(tǒng)工作時(shí)的受力和O形圈的硬度以及溝槽的間隙,其三者關(guān)系見(jiàn)曲線圖 (圖2);使用氫化丁晴橡膠的O形圈密封,溝槽間隙在極限公差時(shí)應(yīng)小于0.4mm。

        圖1 O形圈密封原理圖

        圖2 曲線圖

        2 密封接口參數(shù)設(shè)計(jì)

        O形圈密封是擠壓式接觸密封,影響密封性能的因素有:O形圈拉伸率、壓縮率和溝槽尺寸。

        2.1 O形圈拉伸率

        拉伸率是用于評(píng)價(jià)O形圈裝配后的拉伸量,拉伸量過(guò)大,導(dǎo)致O形圈不易裝配,O形圈的斷面直徑減小,影響壓縮率和接觸面寬度從而影響密封性能,引起泄漏,如果無(wú)拉伸,則密封應(yīng)力較小,裝配時(shí)容易脫出;所以O(shè)形圈使用時(shí),一般處于拉伸狀態(tài),拉伸率的公式和推薦范圍 (表1)如下。

        式中:a——O形圈拉伸率;d——O形圈的拉伸后內(nèi)徑;d1——O形圈的實(shí)際內(nèi)徑。

        2.2 壓縮率

        壓縮率是用于評(píng)價(jià)O形圈在裝配后的斷面變形量,壓縮率過(guò)小,會(huì)導(dǎo)致密封不良,引起泄漏;壓縮量過(guò)大,會(huì)使O形圈過(guò)度變形導(dǎo)致應(yīng)力松弛,甚至損壞,引起泄漏,因此壓縮率應(yīng)在合理的范圍內(nèi),其公式和推薦范圍 (表2)如下。

        式中:ε——壓縮率;d0——O形圈斷面直徑;H——溝槽深度。

        表2 O形圈裝配的壓縮率

        2.3 溝槽尺寸

        空調(diào)管路的O形圈密封屬于靜態(tài)密封,O形圈在遇到液體和溫度升高時(shí)會(huì)產(chǎn)生膨脹,所以溝槽寬度b應(yīng)考慮O形圈壓縮變形后的寬度B0和O形圈工作時(shí)產(chǎn)生的膨脹,其公式和尺寸公差推薦值 (表3)如下。

        式中:k——O形圈的膨脹系數(shù);ε——壓縮率;d0——O形圈斷面直徑。

        3 總結(jié)

        在汽車空調(diào)管路的密封設(shè)計(jì)時(shí),要根據(jù)管徑考慮合理的O形圈,并設(shè)計(jì)溝槽尺寸。溝槽深度要小于O形圈自由狀態(tài)下的斷面直徑,其溝槽深度是O形圈的壓縮率的關(guān)鍵因素,壓縮率的設(shè)計(jì)影響密封的性能,溝槽的寬度設(shè)計(jì)影響密封的耐久穩(wěn)定性。為了防止O形圈在工作時(shí)被擠壓到溝槽間隙中,在滿足裝配的前提下,溝槽間隙設(shè)計(jì)應(yīng)盡量小些。為了防止O形圈裝配時(shí)出現(xiàn)割傷和刮傷,和O形圈可能接觸的棱都需要采用圓角設(shè)計(jì),如圖3溝槽示意圖。

        圖3 溝槽示意圖

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