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淺談挖掘機空調系統的設計思路

09-03 12:39:56  瀏覽次數:223次  欄目:暖通空調
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  淺談挖掘機空調系統的設計思路隨著現代工業技術的發展,挖掘機制造業水平不斷提高,產品不僅要做到質量可靠,結構合理,外形美觀,而且對操作舒適性的要求也越來越高。

  挖掘機空調作為空調技術在挖掘機上的應用,它能創造駕駛室內環境的舒適性,保持車室內空氣溫度、濕度、流速、潔凈度、噪聲和余壓等在舒適的標準范圍內,不僅有利于保護駕駛員的身心健康,提高工作效率和生活質量,而且還對增加挖掘機工作時的安全性具有積極作用。因而合理的設計,布局空調系統對于改善操作的舒適性有著十分重要的意義。根據目前國內外發展狀況來看,液壓挖掘機空調系統的設計有以下特點:

  1)適合工程機械工作環境的結構形式通過市場調研可以發現國外先進的挖掘機空調,在很多結構形式上更適合于工程機械產品使用:

  (1)連接管路接頭形式多采用壓板式管接頭,其特點是除了具有0形圈的徑向密封外,還有無焊接模塊和獨特的連接座通過螺栓進行連接。這樣可以保證管端連接部分的密封性能經受機器的顛簸和振動。同時使用這種結構形式安裝快速可靠,目前已被普遍采用。

  (2)主要部件的設計均考慮到抗振性。前文所述關于蒸發器的結構多采用層疊式結構,可大大縮減體積,在實際設計時通常是將蒸發芯體,暖風水箱,鼓風機控制電機,膨脹閥等部件封裝在一個注塑件殼體中的,構成我們通常所說的蒸發器總成,在蒸發器總成與駕駛室底板相接觸的地方均增加了減震機構,以適應工程機械產品工作時的劇烈振動。同時在設計挖掘機空調時又考慮到工作環境較差,故在吸風口,新鮮空氣注入口等部位設計了抽拉式過濾網,以便經常清洗更換。另外部分空調廠家在設計壓縮機時,在內部增設了工程機械專用的防護罩,連桿等裝置。

  (3)一些廠家在電子空調控制面板的電路設計時,充分考慮到干擾及瞬時高電壓沖擊問題增加了保護電路。

  2)必要的保護措施在挖掘機空調系統中,通常都設有一些保護措施,很多廠家在系統中均設有常開式高低壓保護開關和易熔塞,當系統壓力過高或過低時壓力開關發生動作,強行切斷壓縮機電磁離合器電源回路保護空調系統不受損壞,當系統溫度過高時,安裝在貯液干燥罐上的易熔塞自動熔化,同時切斷空調壓縮機回路,以保護空調系統不受損壞,另外在某些滑片式結構的壓縮機的殼體上,還裝有測量排氣溫度的傳感器,當壓縮機排氣溫度大于150℃時,電磁離合器脫開,以保證壓縮機完好,當溫度低于130℃時,傳感器簧片恢復,離合器又可正常工作。

  3)新型環保型制冷劑R134a得到廣泛應用。

  制冷劑的性質直接影響制冷循環的技術經濟指標,而且對制冷裝置的特性及運行管理也有著密切的關系。R134a是一種新型制冷劑,其標準蒸發溫度為一26.5℃。R134a安全性好、無色、無味、不燃燒、不爆炸、基本無毒性、化學性質穩定。它的主要熱力性質與R12相似,R134a氣化潛熱大、比定壓熱容大、具有較好制冷能力;飽和氣體比體積大,相同排氣量壓縮機的制冷劑的質量流量小;熱導率較高、熱傳導性能好、粘度低、流動性好;國際上研究結果認為R134a是比較理想的一種R12替代制冷劑。其環境特性與R12相比對臭氧層沒有破壞作用,溫室效應是R12的十分之一。R134a對金屬的腐蝕作用比較小,不溶于水,屬HFC類制冷劑,按當前的國際協議可長期使用。因此R134a的制冷劑是目前汽車、工程車行業首選的制冷劑。

  4)合理的風道布局與先進的控制系統相結合。

  在國外及合資企業生產的眾多挖掘機中,均采用多風道空調立體送風,并可通過控制開關或液晶控制面板選定出風口的位置及大小,且具有注入新風的功能,以提高通風效果。此外在一些高檔機型,如卡特的部分機型還附加有一個儲物箱,利用空調的冷暖出風,在夏季可作為冷藏箱使用,在冬季可作為保溫箱使用。同時,為實現駕駛室的整體美觀,采用豪華型的出風口,不僅可靠實用,而且美觀大方。以徐州徐挖XCG220LC挖掘機空調為例,該機采用立體遠程送風結構,風道布置分成前,中,后三部分;后部兩側風口具有吹背功能,中部吹腳風口用于增強冬季駕駛員的腳部舒適性,前側面風口具有前吹風、除霜功能。駕駛室后部具有新鮮空氣注入口。各出風口的風量及工作狀態可通過電子控制面板控制相應的步進電機進行調節。送風管采用保溫波紋管,風道阻力小,且可減少空氣在風道內的沿途換熱。該機蒸發器上配有電子暖風水閥,可通過操作控制面板方便的實現冷暖風的切換。

  5)先進的換熱芯體挖掘機用換熱器(蒸發器和冷凝器)的結構形式,材料性能和制造工藝不僅直接影響系統的有效利用空間,而且直接影響系統的制冷性能、散熱和吸熱效果。因此國外挖機空調換熱器主要朝著如何強化傳熱、降低熱阻、提高換熱效果以及減輕質量、縮小體積、提高單位體積的傳熱面積的方向發展。在國外較先進的機型中蒸發器主要朝層疊式(板翅式)結構方向發展,冷凝器主要采用平流式結構,并在此結構的基礎上改進其與貯液干燥罐、過冷氣等部件的匹配。如卡特320C,小松PC2000-7,徐挖XCG220LC機型均采用上述結構,比起以前的管片式、管帶式結構可提高換熱交換率10-30%左右。在制造材料選取上,蒸發器與冷凝器均已實現全鋁化,主要原因是追求重量輕,另外價格也比較便宜,還可避免銅管鋁片結構形式,可能產生的銅與鋁兩種極性不同材料之間的電化學腐蝕。淺談挖掘機空調系統的設計思路6)先進的節流膨脹結構目前較先進的挖掘機空調節流膨脹機構,主要朝著結構簡單、工作可靠、控制靈敏、提高效率的方向發展,因此在F型熱力膨脹閥的基礎上出現了H型熱力膨脹閥。該閥基本上克服了F型膨脹閥靈敏度不夠理想、不易實現溫度迅速控制、連接感溫包的毛細管較長、抗振可靠性受到影響,和外平衡膨脹閥平衡管安裝麻煩、容易碰壞的不足。此外貯液干燥器和汽液分離器,一般都用鋁合金筒體結構代替原來的銅結構,目的就是盡量減輕輔助設備的質量。淺談挖掘機空調系統的設計思路7)細微之處考慮更加周到。

  現代挖掘機空調不僅在質量功能上優于其它工程機械空調,而且在外觀布置及一些細節處理上都考慮的十分周到,以韓國現代215LC-7挖掘機空調為例,其蒸發器總成采用注塑材料一次成形,上面預留了繼電器、風門電機,線束等電器元件安裝支架,讓人感覺既非常緊湊,又不顯凌亂,整機線束沿著走線支架布置合理美觀,各類電器接插件均用隔熱材料保護,固定在安裝支架上,顯得非常可靠。與主線束連接的接插件采用帶屏蔽的防水型結構,即便在非常惡劣的工況環境下,也能保證正常工作。鼓風機上專門安裝了一個排氣扁管,可以帶走工作時產生的熱量。與貯液罐、壓縮機相連的電器元件接插件均固定在各部件主體上,有效的避免了由于機器振動造成電器元件接觸不良的危害。內外氣進風過濾網,均采用抽拉式結構,操作起來十分方便。所有這些結構特點讓人感覺非常精致,比起國內其它品牌的空調具有明顯的優勢。

  通過上述介紹可以看出,挖掘機空調正朝著布局合理、外形美觀,結構緊湊,環保實用以及自動化控制的方向發展,相信隨著工業發展步伐的快速推進,未來挖掘機空調的設計將更上一層樓。

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