工程機械空調制冷系統設計要點

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

【關鍵詞】工程機械；空調制冷；系統設計

引言

經濟環境與人們生活水平的不斷提高，對空調制冷系統也提出了更高的要求。這也就給廣大的空調設計與安裝人員提出了更高的要求，不止局限于對系統與設備的了解，還要設計出更加穩定、高效的空調制冷系統。

1、工程機械空調系統的基本結構和工作原理

當前，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。而工程機械空調系統作為一種特殊的空調系統，它主要適用于工作條件較為復雜和惡劣的環境，它主要分為單冷型工程機械空調系統和雙冷型工程機械空調系統。從其基本結構來看，工程機械空調系統主要由冷凝器、壓縮機、蒸發器、貯液干燥器、膨脹閥、管路系統、電控系統等組成，其工作過程主要由壓縮、冷凝、節流、蒸發四個環節組成。工程機械空調系統在進行制冷循環工作時，壓縮機和發動機通過帶電磁離合器的皮帶輪連接在一起，通電后，離合器結合發動機運轉進而帶動壓縮機開始工作。斷電后，發動機和壓縮機相分離，壓縮機將蒸發器中的低溫低壓制冷劑蒸汽吸收進來，并通過壓縮將其轉化為高溫高壓氣體，然后將氣體通過高壓管路輸送至冷凝器當中，與外界空氣熱交換，以降低其溫度，當溫度降至50℃左右時，即可將其冷凝為液態存放至貯液干燥罐內，再進行相應的凈化處理，將水分和雜質清除出去，由高壓管輸送至膨脹閥，在其節流作用下，高溫高壓的液態制冷劑會變為低溫、低壓的霧狀進入蒸發器內，吸收熱量沸騰汽化，降低周圍氣溫。而在蒸發器的出口部位，制冷劑氣體吸熱后溫度上升至5℃左右，鼓風機將蒸發器表面的一些涼氣及時輸送到車廂中，降低車廂溫度，使人感到涼爽。工程機械空調系統通過不斷循環這一工作過程，使蒸發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供熱，保持車內溫度。根據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動機采熱式裝置，它將發動機在工作工程中產生的冷卻水作為熱源，通過熱交換器和離心風機組合而成的暖風機進行加熱，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、工程機械空調制冷系統的設計相關要點分析

2.1、工程機械空調的作用

通常，工程機械工作環境比較差，操作人員的操作環境也較差，尤其在潮濕、炎熱、粉塵大、寒冷的作業地區，空調的應用就顯得尤為重要。

工程機械空調的最主要的功能是對駕駛室內空氣的濕度、溫度、氣流流速和清潔度等影響因數進行調節，使操作人員感到舒適，并去除擋風玻璃上的霧、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：一是調節駕駛室內空氣的溫度。夏季降溫，冬季取暖并除霜、雪，潮濕季節除濕除霧。二是調節駕駛室內空氣的濕度。三是調節駕駛室內氣流流速。四是凈化駕駛室內空氣，提供潔凈新鮮空氣。五是實現駕駛室內增壓，阻止灰塵進入駕駛室。

2.2、壓縮機選型與安裝

壓縮機是丫調制冷系統的心肪，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轉的排氣量基本固定，其排氣頻率隨著發動機轉速的提局而成比例提局，而不能根據制冷的需求而自動改變功率輸出。實際應用時，連續高轉速多控制在2200～2500r/min，間歇性高速控制在2800r/min。

變排量壓縮機可以根據設定的壓縮機吸氣腔壓力，自動調節功率輸出，即每轉的排氣量可根據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，其活塞由定行程到變行程的臨界轉速一般在2200r/min左右。

2.3、制冷劑管路布置

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

2.4、避免風機工作噪聲

蒸發器和冷凝器總成如安裝不當或不平衡，風機或送風機在駕駛室內可產生噪聲與震動。這就要求蒸發器總成、冷凝器總成在整機上的安裝要確保平穩并進行可靠的減震。

2.5、空調系統耐用性絕

大部分工程機械常遇到沖撞與震動，所以，應在空調系統中將一些元件防震固定，如壓縮機支架應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保證空調系統所有控制器、開關等安裝于駕駛室操作方便的位置。

2.6、維修保養的便

捷為了保證空調系統的維修與更換方便，蒸發器總成、冷凝器總成等主要零部件應安裝在便于清洗的地方，可在沒有整體拆散的情況下拆換。總的要求就是空調系統在整機上的布置必須確保修理的可接近性。

3、工程機械空調技術的發展歷程

車用空調的的發展經歷了5個階段，由功能簡單向功能齊全方向發展，而工程機械空調發展雖滯后于車用空調較多，但其發展歷程與汽車空調基本相同。

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

單一制冷，單一制冷空調技術在二戰后得到運用，在1957年開始有了加裝單一制冷空調系統的轎車。但是此空調裝置無法調節溫度，目前基本被淘汰。當前使用的單一制冷空調，幾乎都為可調型。

冷暖一體化，隨著空調技術的不斷發展，冷暖一體式空調第一次在汽車上實現應用，并且已經具備了基本的制冷、制熱、除霜、通風和過濾等功能，但是需要人員控制，工作量較大，可調溫性差。目前我國工程機械多數都在使用這種空調系統。

自動溫控空調系統，該種空調系統雖冷暖一體，但需要手動調節溫度，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。這種空調系統需要事先將溫度設定好，系統會在事先設定的溫度范圍內自動工作，起到調節駕駛室內空氣的目的。目前，此方案被廣泛地應用于工程機械的空調系統中。

4、結語

在空調制冷系統設計完成之后，應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，各個參數應預留足夠的裕量，以保證在實際使用之中達到設計要求。

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