淺談挖掘機空調(diào)系統(tǒng)的設計思路
徐隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,挖掘機制造業(yè)水平不斷提高,產(chǎn)品不僅要做到質(zhì)量可靠,結(jié)構(gòu)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(diào)作為空調(diào)技術(shù)在挖掘機上的應用,它能創(chuàng)造駕駛室內(nèi)環(huán)境的舒適性,保持車室內(nèi)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(nèi),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(zhì)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(diào)系統(tǒng)對于改善操作的舒適性有著十分重要的意義。根據(jù)目前國內(nèi)外發(fā)展狀況來看,液壓挖掘機空調(diào)系統(tǒng)的設計有以下特點:
1)合理的風道布局與先進的控制系統(tǒng)相結(jié)合。
在國外及合資企業(yè)生產(chǎn)的眾多挖掘機中,均采用多風道空調(diào)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(diào)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(xiàn)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(diào)為例,該機采用立體遠程送風結(jié)構(gòu),風道布置分成前,中,后三部分;后部兩側(cè)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(cè)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(tài)可通過電子控制面板控制相應的步進電機進行調(diào)節(jié)。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(nèi)的沿途換熱。該機蒸發(fā)器上配有電子暖風水閥,可通過操作控制面板方便的實現(xiàn)冷暖風的切換。
2)先進的換熱芯體
挖掘機用換熱器(蒸發(fā)器和冷凝器)的結(jié)構(gòu)形式,材料性能和制造工藝不僅直接影響系統(tǒng)的有效利用空間,而且直接影響系統(tǒng)的制冷性能、散熱和吸熱效果。因此國外挖機空調(diào)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(zhì)量、縮小體積、提高單位體積的傳熱面積的方向發(fā)展。在國外較先進的機型中蒸發(fā)器主要朝層疊式(板翅式)結(jié)構(gòu)方向發(fā)展,冷凝器主要采用平流式結(jié)構(gòu),并在此結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu),比起以前的管片式、管帶式結(jié)構(gòu)可提高換熱交換率10-30%左右。在制造材料選取上,蒸發(fā)器與冷凝器均已實現(xiàn)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(jié)構(gòu)形式,可能產(chǎn)生的銅與鋁兩種極性不同材料之間的電化學腐蝕。
3)先進的節(jié)流膨脹結(jié)構(gòu)
目前較先進的挖掘機空調(diào)節(jié)流膨脹機構(gòu),主要朝著結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、控制靈敏、提高效率的方向發(fā)展,因此在F型熱力膨脹閥的基礎上出現(xiàn)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(xiàn)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(jié)構(gòu)代替原來的銅結(jié)構(gòu),目的就是盡量減輕輔助設備的質(zhì)量。
4)適合工程機械工作環(huán)境的結(jié)構(gòu)形式
通過市場調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)國外先進的挖掘機空調(diào),在很多結(jié)構(gòu)形式上更適合于工程機械產(chǎn)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(jīng)受機器的顛簸和振動。同時使用這種結(jié)構(gòu)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(fā)器的結(jié)構(gòu)多采用層疊式結(jié)構(gòu),可大大縮減體積,在實際設計時通常是將蒸發(fā)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(gòu)成我們通常所說的蒸發(fā)器總成,在蒸發(fā)器總成與駕駛室底板相接觸的地方均增加了減震機構(gòu),以適應工程機械產(chǎn)品工作時的劇烈振動。同時在設計挖掘機空調(diào)時又考慮到工作環(huán)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(wǎng),以便經(jīng)常清洗更換。另外部分空調(diào)廠家在設計壓縮機時,在內(nèi)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(diào)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。
5)必要的保護措施
在挖掘機空調(diào)系統(tǒng)中,通常都設有一些保護措施,很多廠家在系統(tǒng)中均設有常開式高低壓保護開關和易熔塞,當系統(tǒng)壓力過高或過低時壓力開關發(fā)生動作,強行切斷壓縮機電磁離合器電源回路保護空調(diào)系統(tǒng)不受損壞,當系統(tǒng)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(diào)壓縮機回路,以保護空調(diào)系統(tǒng)不受損壞,另外在某些滑片式結(jié)構(gòu)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。
6)新型環(huán)保型制冷劑R134a得到廣泛應用。
制冷劑的性質(zhì)直接影響制冷循環(huán)的技術(shù)經(jīng)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(fā)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(zhì)穩(wěn)定。它的主要熱力性質(zhì)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(zhì)量流量?。粺釋瘦^高、熱傳導性能好、粘度低、流動性好;國際上研究結(jié)果認為R134a是比較理想的一種R12替代制冷劑。其環(huán)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(xié)議可長期使用。因此R134a的制冷劑是目前汽車、工程車行業(yè)首選的制冷劑。
7)細微之處考慮更加周到。
現(xiàn)代挖掘機空調(diào)不僅在質(zhì)量功能上優(yōu)于其它工程機械空調(diào),而且在外觀布置及一些細節(jié)處理上都考慮的十分周到,以韓國現(xiàn)代215LC-7挖掘機空調(diào)為例,其蒸發(fā)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??煽俊Ec主線束連接的接插件采用帶屏蔽的防水型結(jié)構(gòu),即便在非常惡劣的工況環(huán)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(chǎn)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(nèi)外氣進風過濾網(wǎng),均采用抽拉式結(jié)構(gòu),操作起來十分方便。所有這些結(jié)構(gòu)特點讓人感覺非常精致,比起國內(nèi)其它品牌的空調(diào)具有明顯的優(yōu)勢。
通過上述介紹可以看出,挖掘機空調(diào)正朝著布局合理、外形美觀,結(jié)構(gòu)緊湊,環(huán)保實用以及自動化控制的方向發(fā)展,相信隨著工業(yè)發(fā)展步伐的快速推進,未來挖掘機空調(diào)的設計將更上一層樓。