談工程機械空調系統原理與影響正常工作因素

李高峰 郭瑞雪 朱 毅

(陜西建設機械股份有限公司，陜西 西安 710032)

·機械與設備·

談工程機械空調系統原理與影響正常工作因素

李高峰 郭瑞雪 朱 毅

(陜西建設機械股份有限公司，陜西 西安 710032)

簡述了工程機械空調系統的組成及工作原理，從發動機轉速、環境溫度、駕駛室密封情況、制冷劑等方面，分析了影響機械空調系統正常運行的因素，有助于確保機械工程的應用效果。

機械空調系統，發動機，駕駛室，制冷劑

空調系統在工程機械上應用越來越廣泛，如何正確結合工程機械安裝應用空調系統，使工程機械空調得到最佳的應用效果，這一直是工程機械制造單位在產品生產中不斷追求的目標。

1 工程機械空調系統的組成與原理

1.1 工程機械空調系統組成

工程機械空調系統主要是由空調壓縮機、充液罐、冷凝器、蒸發器、高低壓管路組成。其組成見圖1。

1.2 空調系統工作原理

這里主要是從空調制冷與制熱兩部分進行闡述。

1)制冷系統一般可分為四個過程：a.壓縮過程：通過蒸發器中吸收熱量后的低溫低壓制冷劑蒸汽經過壓縮機吸入、絕熱壓縮后變成高溫高壓制冷劑蒸汽并送入冷凝器；b.冷凝過程：高溫高壓制冷劑蒸汽進入冷凝器，與周圍環境空氣進行交換，放出熱量后冷凝為高溫高壓制冷劑液體;c.節流過程：從冷凝器出來的高溫高壓制冷劑，經儲液干燥和過濾，然后通過膨脹閥節流和減壓，變成低溫低壓制冷劑液氣混合物(氣體非常少)進入蒸發器；d.蒸發過程：經節流后低溫低壓的制冷劑混合物在蒸發器內循環，吸收車內駕駛室內空氣熱量，蒸發成低溫低壓的制冷劑蒸汽，同時通過車內蒸發器風機將溫度降低。從蒸發器流出的低溫低壓制冷劑蒸汽又被空調壓縮機吸收，再次進行絕熱壓縮、冷凝、節流、蒸發四個過程周而復始不斷循環，從而實現制冷系統不斷的持續工作，完成制冷工作。

2)制熱系統其原理如下：其發動機冷卻系統中的冷卻水(冷卻液)，經發動機冷卻水路中的水泵加壓后分兩路：一路進入發動機散熱水箱；另一路經過熱水、熱水閥進入加熱器(與蒸發器一體)，加熱器的高溫冷卻水與周圍空氣進行交換，通過風機使駕駛室內空氣溫度升高，從加熱器出來的冷卻水(回水)與散熱水箱出水管(發動機水泵進水)相聯，對發動機進行冷卻，經發動機水泵加壓后再次進入空調加熱器，不斷循環往復，從而實現供暖，若供暖時將熱水閥關閉，冷卻水只能進入散熱器水箱冷卻。

2 影響工程機械空調正常工作因素

2.1 發動機轉速不穩定

工程機械在施工中經常出現突變載荷的工況，這樣發動機會出現突然掉速現象，從而造成空調壓縮機轉速變化，對系統的沖擊較大也影響空調系統的制冷效果，在對策上盡量選在制冷量富裕一些的空調系統，即便是出現短暫的壓縮機保護也不至于影響操作者體感溫度的舒適效果。

2.2 環境溫度影響因素

車用空調系統正常工作與環境溫度有關系，由于工程作業區域跨度大工程機械車用空調工作環境溫度在15 ℃～45 ℃之間，其制冷系統正常工作壓力值見表1。

表1 環境溫度與制冷系統正常工作壓力值

從表1可以看出不同環境溫度系統制冷壓力是不相同的，由于空調在制冷時是一個冷熱交換的過程，在空調實際工作過程中，管道壓力隨環境溫度升高而壓力增大，這樣就對環境溫度有一個環境要求，故注意這點也是空調正常工作的條件。

2.3 駕駛室密封情況的影響

隨著工程機械的不斷發展以及人對工作環境要求的不斷提高，空調在工程機械上應用越來越廣泛，駕駛室的密封情況是影響空調正常工作的一個因素，所以在設計駕駛室時對門邊條的密封和玻璃的配置都有一定要求，最直接體現在空調系統的制冷制熱效果上，若出現縫隙過大或玻璃破損都將使得壓縮機長時間不停運轉，系統能耗增加，縮短制冷原件(壓縮機)的使用壽命。

2.4 制冷劑的充裝控制與質量影響

當空調系統抽真空完成后，開始對車用空調進行充液(即制冷劑)，一般采用罐裝R-134a制冷劑，通常充裝制冷劑的方法有液體充裝法和氣體充裝法，本文重點講述氣體充裝法。將充裝壓力表中間管路與制冷劑的注入閥相連切記制冷劑罐豎直放置，出口在上端，打開制冷劑罐的開啟閥，在擰松靠近壓力表端螺母，讓制冷劑溢出以排凈空氣(不超過3 s)然后迅速擰緊螺母，再將制冷劑罐移到電子磅秤上，記錄制冷劑罐原始質量，啟動空調系統發動機，轉速控制在1 800 r/min～2 000 r/min，并把空調系統處于最大制冷狀態，打開低壓側手動閥使氣態制冷劑進入系統，直到制冷劑質量達到規定值(充裝前后質量差值)為止。出現過多充裝或缺少制冷劑質量，都直接影響空調系統正常工作。

2.5 工程機械工作工況的影響

由于工程機械空調具有與車輛不同的工況(如工程機械在施工過程中遇到振動、沖擊等等工況)，所以，在安裝連接時一定要注意連接過程，在開啟各元件口后與管路應及時連接，以防止污物和水分進入系統，安裝前應對管路接頭進行認真檢查，查看密封圈是否存在(這一點有時容易忽略)，并涂上少許冷凍機油然后按照規定對接頭進行擰緊。其接頭擰緊力矩見表2，注意接頭擰緊時先套上螺母用手預緊后再用扳手擰緊，嚴禁螺母未套好強行用扳手擰緊。

表2 管路接頭擰緊力矩表

關鍵元件(如蒸發器總成、冷凝器總成接口等處)擰緊時，要用兩把扳手，螺母扳手轉動，另一把扳手不動卡住管嘴，否則不僅擰不緊，而且會損壞管路元件。

2.6 主要換熱器元件的清潔度影響

從圖1可以看出，主要換熱元件(蒸發器總成、冷凝器總成等)是通過空氣對流完成冷熱交換，實現制冷、制熱，若出現主要換熱元件污物堵塞，影響換熱效果，也能直接影響空調系統的正常工作，都是應該及時注意的問題。

3 結語

從以上可以看出工程機械空調系統除了具有車用空調系統的特點外，還要考慮零部件的抗震性、耐蝕性、關鍵部件的耐壓性以及耐濕、溫性等，為此，重視影響工程機械空調正常工作的因素，是正確應用工程機械空調的前提，工程機械生產單位應引起高度重視。

[1] 關志偉.汽車空調[M].北京:人民交通出版社,2009.

[2] 聞幫春.機械設計手冊[M].北京:機械工業出版社,2010.

[3] 謝永光.汽車空調結構與維修[M].北京:人民郵電出版社,2011.

Abstract: The thesis briefly describes the engineering mechanical air-conditioning system composition and working principles. Starting from aspects of engine speed, environmental temperature, cab sealing conditions and refrigerant, it analyzes factors influencing normal mechanical air-conditioning system operation, which will be good for guaranteeing the application effect of mechanical engineering.

Key words: mechanical air-conditioning system, engine, cab, refrigerant

Discussion on engineering mechanical air-conditioning system principles and elements influencing normal operation

Li Gaofeng Guo Ruixue Zhu Yi

(ShannxiConstructionMachineryCo.,Ltd,Xi’an710032,China)

2016-03-11

李高峰(1986- )，男，助理工程師

1009-6825(2016)15-0209-03

TU831

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