高原裝備駕駛室的密封性要求及技術(shù)應(yīng)用

趙云峰，楊虎，唐紅娟，李強(qiáng)，王黎明

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高原裝備駕駛室的密封性要求及技術(shù)應(yīng)用

趙云峰1，楊虎2，唐紅娟1，李強(qiáng)1，王黎明2

（1.中國(guó)人民解放軍63956部隊(duì)，北京 100093；2.鄭州宇通重工有限公司，鄭州 451482）

對(duì)駕駛室密封性的定義進(jìn)行了一般性解釋?zhuān)⑶腋鶕?jù)高原動(dòng)力裝備的特殊使用環(huán)境，按國(guó)軍標(biāo)要求系統(tǒng)提出了高原裝備駕駛室的密封性定性定量要求（含指標(biāo)體系），最后根據(jù)駕駛室典型的密封方式闡述了具體的工程技術(shù)措施和手段，主要包括駕駛室結(jié)構(gòu)焊縫和對(duì)接焊縫的密封、操縱桿件及過(guò)線孔處的密封、風(fēng)窗玻璃及車(chē)門(mén)的密封、隔音降噪材料的應(yīng)用等，通過(guò)這些措施，可規(guī)范（指導(dǎo)）駕駛室的密封性設(shè)計(jì)。

高原裝備；駕駛室；密封性要求；技術(shù)措施

駕駛室是構(gòu)成車(chē)輛裝備的主要總成部件。在傳統(tǒng)的車(chē)輛設(shè)計(jì)中，駕駛室設(shè)計(jì)主要強(qiáng)調(diào)造型、人機(jī)工程、內(nèi)部布置及內(nèi)飾等。對(duì)一些在特殊環(huán)境中使用的車(chē)輛裝備，雖然對(duì)駕駛室的防雨、保溫、防護(hù)安全性等也有所考慮，但從系統(tǒng)角度考慮，目前在工程實(shí)踐中還未見(jiàn)到對(duì)車(chē)輛駕駛室的密封性提出一個(gè)完整的定性定量要求，多是總結(jié)性論述各種氣候環(huán)境對(duì)裝備的影響因素。高原環(huán)境是自然環(huán)境中具有典型代表性的惡劣環(huán)境，也是我國(guó)獨(dú)有的特殊環(huán)境，研究探討高原環(huán)境對(duì)裝備駕駛室密封性的要求非常具有現(xiàn)實(shí)意義，能改善乘員的乘坐環(huán)境，間接提高部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力。

文中主要討論環(huán)境因素對(duì)裝備（包括分系統(tǒng)、材料等）的影響，通過(guò)對(duì)駕駛室密封性進(jìn)行多維度的、系統(tǒng)的說(shuō)明及分析，給出密封性定性定量要求及工程方法建議。

1 駕駛室密封性的定性定量要求

1.1 駕駛室密封性的一般性解釋

在車(chē)輛工程中，對(duì)駕駛室密封性有各種各樣的要求，但沒(méi)有見(jiàn)到標(biāo)準(zhǔn)性的術(shù)語(yǔ)定義。密封性從字面意義很好理解，因此文中也不嘗試給出車(chē)輛駕駛室密封性的準(zhǔn)確定義。所謂的駕駛室密封性就是通過(guò)適當(dāng)?shù)墓こ淘O(shè)計(jì)方法和合理的技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)各種自然環(huán)境因素對(duì)駕駛室內(nèi)部設(shè)備損害的隔離保護(hù)，并為司乘人員提供一個(gè)良好的作業(yè)環(huán)境的概括性要求。包括閉光及防紫外線密封性（簡(jiǎn)稱(chēng)光密）、隔音降噪密封性（簡(jiǎn)稱(chēng)聲密）、防塵密封性（簡(jiǎn)稱(chēng)塵密）、透氣及新風(fēng)更換密封性（簡(jiǎn)稱(chēng)氣密）、防水密封性（簡(jiǎn)稱(chēng)水密）、絕熱保溫密封性（簡(jiǎn)稱(chēng)熱密）、防電磁輻射密封性（簡(jiǎn)稱(chēng)電密）等。

1）光密。駕駛室要有良好的視野及采光性能，但在特殊情況下又應(yīng)具備閉光密封性設(shè)計(jì)。在夜間行軍或防空狀態(tài)下，高原裝備駕駛室應(yīng)具備閉光性能，駕駛室內(nèi)燈光照度不影響操作手操作，但室內(nèi)的光線又不能泄露出來(lái)，包括輪廓散光。在高原環(huán)境下，紫外線輻射影響嚴(yán)重，駕駛室采光應(yīng)具備防紫外線能力。

2）聲密。大分貝噪聲對(duì)人的健康危害很大，司乘人員長(zhǎng)期暴露在噪聲環(huán)境中，其疲勞限值會(huì)明顯降低。駕駛室良好的隔音降噪設(shè)計(jì)，能夠保護(hù)室內(nèi)人員的身心健康，同時(shí)可有效延長(zhǎng)操作駕駛時(shí)間。

3）塵密。風(fēng)沙塵土不僅污染駕駛室環(huán)境、損害人員健康，而且儀表及其他電子器件如果進(jìn)入沙塵，也影響其使用性能及可靠性壽命。動(dòng)力裝備及工程車(chē)輛在高原地區(qū)使用，駕駛室的防塵密封性設(shè)計(jì)非常必要。

4）氣密。高原環(huán)境低壓缺氧，室內(nèi)聚集的水汽和殘留二氧化碳等有害氣體成分，使人感到疲勞、頭痛和惡心。駕駛室通常要安裝新風(fēng)制氧系統(tǒng)，以抵消高原缺氧對(duì)人員正常活動(dòng)的影響。如果駕駛室漏氣量太大，建立不起正壓系統(tǒng)，一方面無(wú)法滿足“三防”裝置使用的正常壓力要求，另一方面也無(wú)法維持駕駛室空間內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)氧含量，因此，駕駛室的氣密性設(shè)計(jì)對(duì)軍事裝備尤為重要。

5）水密。水滲漏到駕駛室不但影響駕駛員正常操作，也容易腐蝕結(jié)構(gòu)件及儀表、線路等，或引起短路燒壞電路。裝備經(jīng)常在雨天環(huán)境下使用，駕駛室在淋雨?duì)顟B(tài)下應(yīng)具有防雨密封性。或裝備通過(guò)水域障礙時(shí)（涉水行駛），駕駛室下部也應(yīng)滿足一定的涉水深度，避免進(jìn)水。

6）熱密。裝備在低溫或高溫環(huán)境中使用，需要在駕駛室內(nèi)建立一個(gè)舒適的作業(yè)環(huán)境，通常采用在駕駛室內(nèi)安裝冷暖空調(diào)裝置的方式解決。制熱或制冷，不僅需要駕駛室良好的氣密性，更需要駕駛室結(jié)構(gòu)具有良好的絕熱性能，以避免通過(guò)駕駛室結(jié)構(gòu)過(guò)快地進(jìn)行室內(nèi)外的熱交換。

7）電密。裝備在復(fù)雜電磁環(huán)境下使用，肯定要受到環(huán)境電磁輻射的影響，或裝備本身的電磁輻射可能會(huì)影響到周?chē)难b備。裝備的控制系統(tǒng)、信息指揮系統(tǒng)通常都布置在駕駛室內(nèi)，如果裝備要具備良好的電磁兼容性能，駕駛室電密閉是最有效的技術(shù)手段。

不同的裝備因使用要求不同，可能有不同的密封性要求。特殊裝備可能還有其他的密封性要求。援詞引義，我們可在上述“一般性解釋”的基礎(chǔ)上以更廣的思路更寬的使用范圍來(lái)深入理解密封性的綜合要求。

1.2 高原裝備駕駛室的密封性定性定量要求

根據(jù)高原裝備的使用要求及相關(guān)系列軍用標(biāo)準(zhǔn)要求，總結(jié)出了高原裝備應(yīng)能滿足的環(huán)境要求，提出了高原裝備駕駛室密封性的定性定量要求。

1.2.1 環(huán)境適應(yīng)性

環(huán)境適應(yīng)性要求可服從主裝備（或整車(chē)）的總體要求：適應(yīng)海拔≥5000 m，工作溫度為－43~+46 ℃，儲(chǔ)存溫度為－55~+70 ℃，相對(duì)濕度≥95%。

1.2.2 密封性的定性要求

駕駛室的密封性應(yīng)保證裝備能通過(guò)相關(guān)國(guó)軍標(biāo)規(guī)定的嚴(yán)寒地區(qū)、沙漠地區(qū)、高原地區(qū)以及濕熱地區(qū)適應(yīng)性試驗(yàn)[1]。

1）駕駛室應(yīng)有良好的光密性，在防空條件下駕駛室的閉光措施應(yīng)保證室內(nèi)的光線不外泄，駕駛室玻璃應(yīng)具有防紫外線功能。

2）駕駛室應(yīng)具有良好的隔音降噪措施，能有效隔離本體噪聲和外界噪聲對(duì)司乘人員的影響。

3）駕駛室應(yīng)有良好的防塵密封性，所有活動(dòng)部件（部位）及孔口處應(yīng)設(shè)計(jì)防塵措施。

4）駕駛室應(yīng)能建立起規(guī)定的正壓力，空氣泄露量應(yīng)保證新風(fēng)系統(tǒng)的正常供風(fēng)量。

5）駕駛室風(fēng)窗、后窗、側(cè)窗、車(chē)門(mén)、頂蓋等部位以及焊接和連接部位，不得有滲水現(xiàn)象。

6）駕駛室應(yīng)能在規(guī)定的環(huán)境條件下具有保溫、除霜以及制冷等功能[2-4]。

7）駕駛室應(yīng)設(shè)計(jì)安裝電隔離裝置，起到保護(hù)駕駛室內(nèi)電控系統(tǒng)及信息系統(tǒng)的正常使用。駕駛室內(nèi)電器件在車(chē)輛及其周?chē)臻g中，在運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，在可用的頻譜資源條件下，本身以及周?chē)挠秒娫O(shè)備可以共存，不致引起降級(jí)。

1.2.3 密封性的定量要求

表1為有關(guān)資料推薦的駕駛室環(huán)境氣候參數(shù)數(shù)值范圍[5]。

表1 駕駛室內(nèi)環(huán)境氣候參數(shù)

1）紫外線衰減量：≥92%。

2）司機(jī)位置處噪聲限值：≤86 dB（A）[6]。

3）駕駛室應(yīng)能建立起300 kPa的正壓力。室內(nèi)有足夠的新鮮空氣，對(duì)單人駕駛室所需的空氣更換量，冬季為20 ~30 m3/h，夏季的空氣更換量應(yīng)比冬季高2~3倍。

4）駕駛室內(nèi)空氣流動(dòng)應(yīng)均勻，上下、左右各部分的氣流速度相差不應(yīng)太大，司機(jī)頭部水平位置的空氣流速，冬季應(yīng)不大于0.15 m/s，夏季不大于0.5 m/s（室內(nèi)溫度26 ℃時(shí)）。空氣泄漏量可根據(jù)裝備使用要求參照GJB 6109中3.6.1的表3相關(guān)內(nèi)容確定空氣泄漏量等級(jí)。

5）防雨密封性：能通過(guò)水流壓力不小于147 kPa、淋雨強(qiáng)度6 mm/min（60 min）的試驗(yàn)測(cè)試。

6）絕熱系數(shù)：冬季室內(nèi)溫度應(yīng)保持在10 ℃以上，室內(nèi)各處溫差不宜大于10~15 ℃，且頭部溫度應(yīng)比室內(nèi)平均溫度低2~3 ℃，腿以下部分高2~3 ℃，相對(duì)溫度保持在30%~70%為宜。絕熱系數(shù)可根據(jù)裝備使用要求參照GJB 6109中3.6.5的表5相關(guān)內(nèi)容確定絕熱系數(shù)等級(jí)。

7）電磁屏蔽效能：裝備駕駛室本身不需提電磁兼容性要求，但作為信息系統(tǒng)和車(chē)電系統(tǒng)的主要承載體，其電隔離設(shè)計(jì)應(yīng)可以為整車(chē)系統(tǒng)的電磁兼容能力予以貢獻(xiàn)。駕駛室的電磁屏蔽效能等級(jí)可根據(jù)裝備的使用要求參照GJB 6109中3.6.4的表4相關(guān)內(nèi)容確定電磁屏蔽效能等級(jí)。

8）根據(jù)GJB 151B和GJB 1389A的相關(guān)要求，駕駛室內(nèi)設(shè)備的電磁兼容性應(yīng)滿足以下規(guī)定[7-8]：①電磁發(fā)射。頻率范圍為10 kHz～10 MHz的所有電源導(dǎo)線的傳導(dǎo)發(fā)射不應(yīng)超過(guò)GJB 151B—2013中5.5.2規(guī)定的CE102限值；頻率范圍為2 MHz～18 GHz的設(shè)備和分系統(tǒng)殼體、所有互聯(lián)電纜以及永久性安裝在EUT（接收機(jī)和處于待發(fā)狀態(tài)下的發(fā)射機(jī)）上天線的電場(chǎng)輻射發(fā)射不應(yīng)超過(guò)GJB 151B—2013中5.20.2規(guī)定的RE102限值。②電磁敏感度。車(chē)載設(shè)備和分系統(tǒng)的頻率范圍、EUT電源頻率二次諧波至150 kHz的交流電源線和25 Hz～150 kHz的直流電源線，不包括回線的傳導(dǎo)敏感度不應(yīng)超過(guò)GJB 151B—2013中5.8.2規(guī)定的CS101限值；頻率范圍為4 kHz～400 MHz的所有互連電纜和電源電纜的傳導(dǎo)敏感度不應(yīng)超過(guò)GJB 151B—2013中5.16.2規(guī)定的CS114限值；所有互連電纜和電源電纜的注入脈沖激勵(lì)傳導(dǎo)敏感度不應(yīng)超過(guò)GJB 151B—2013中5.17.2規(guī)定的CS115限值；頻率范圍為10 kHz～100 MHz的所有互連電纜、電源電纜和每根高電位電源線的阻尼正弦瞬態(tài)傳導(dǎo)敏感度不應(yīng)超過(guò)GJB 151B—2013中5.18.2規(guī)定的CS116限值；頻率范圍為30 MHz～18 GHz的車(chē)載設(shè)備、分系統(tǒng)殼體和所有互聯(lián)電纜的輻射敏感度不應(yīng)超過(guò)GJB 151B—2013中5.23.2規(guī)定的RE103限值。

2 密封性設(shè)計(jì)的典型工程措施

2.1 密封性設(shè)計(jì)分類(lèi)

按照密封性要求及密封結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以將密封性設(shè)計(jì)分為靜態(tài)密封和動(dòng)態(tài)密封兩大類(lèi)[9]。

1）靜態(tài)密封。駕駛室結(jié)構(gòu)的各連接部分，設(shè)計(jì)要求對(duì)該部分的間隙密封，在使用過(guò)程中這種密封關(guān)系是固定不動(dòng)的，稱(chēng)為靜態(tài)密封。采用涂敷密封膠的方法防止車(chē)身腐蝕，減小振動(dòng)和噪聲。

2）動(dòng)態(tài)密封。對(duì)駕駛室的門(mén)、窗、孔蓋等活動(dòng)部位之間的配合間隙進(jìn)行密封，稱(chēng)為動(dòng)態(tài)密封。一般采用密封條，靠密封條的壓縮變形來(lái)填充構(gòu)件間的縫隙，使駕駛室內(nèi)與外界隔絕，不僅防止風(fēng)、雨和塵土侵入室內(nèi)，提高隔音和隔熱性能，同時(shí)對(duì)緩和車(chē)門(mén)關(guān)閉時(shí)的沖擊力和車(chē)身在行駛中的振動(dòng)起著重要作用。

2.2 駕駛室密封方式

2.2.1 駕駛室結(jié)構(gòu)焊縫和對(duì)接焊縫密封

對(duì)于駕駛室結(jié)構(gòu)焊縫和對(duì)接焊縫處的間隙，用性能穩(wěn)定的具有優(yōu)良耐油、耐熱的密封膠填補(bǔ)，防止車(chē)身腐蝕，阻礙縫隙的噪音傳遞，降低間隙振動(dòng)，提高密封性。焊縫密封膠性能：拉伸強(qiáng)度≥6.0 MPa，剪切強(qiáng)度≥5.0 MPa，低溫屬性為在－45 ℃下無(wú)斷裂，邵氏A硬度為55～65。

2.2.2 駕駛室操縱桿件及過(guò)線孔處密封

駕駛室內(nèi)所有操縱桿件、手柄、踏板的開(kāi)口處及過(guò)線孔處均應(yīng)采取密封措施，加橡膠套密封[10]（如：卡槽式、壓板式）或使用過(guò)渡接頭、電連接器過(guò)渡密封，如圖1—圖4所示。這樣可以減小過(guò)線孔間隙，阻止噪音和灰塵進(jìn)入。這些細(xì)小或微小的間隙也常常是設(shè)計(jì)時(shí)最容易不在意或忽視的。

圖1 卡槽式堵蓋

圖2 壓板式護(hù)套

圖3 過(guò)渡接頭

圖4 電連接器

2.2.3 風(fēng)窗玻璃密封

風(fēng)窗玻璃較常選用防紫外線的玻璃（如LOW-E玻璃），玻璃的安裝有兩種方法：橡膠密封條鑲嵌法和玻璃直接粘接固定法。

橡膠密封條鑲嵌法結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，見(jiàn)圖5。優(yōu)點(diǎn)是擋風(fēng)玻璃的安裝和更換相對(duì)容易，橡膠密封條在車(chē)身與玻璃之間能起到緩沖作用，很好地防止車(chē)身扭轉(zhuǎn)時(shí)，由于風(fēng)窗玻璃框的變形對(duì)風(fēng)窗玻璃的損壞。缺點(diǎn)是存在不能將風(fēng)窗玻璃與車(chē)身結(jié)合成整體的不定因素，對(duì)車(chē)身的剛性無(wú)明顯幫助，不利于車(chē)身輕量化設(shè)計(jì)，裝配效率低。

圖5 橡膠密封條鑲嵌法

玻璃直接粘接固定法是用粘接劑將擋風(fēng)玻璃和窗框緊密而牢固的粘接在一起，完全填充窗框止口的低凹和不平整處，消除結(jié)構(gòu)配合的間隙，提高車(chē)身的密封性，玻璃也不易脫落，見(jiàn)圖6。這種粘接固定法不僅密封性好，而且由于構(gòu)成整體，提高車(chē)身剛性，能極大地改善防振和隔音性能。

圖6 玻璃直接粘接固定法

2.2.4 車(chē)門(mén)的密封結(jié)構(gòu)

車(chē)門(mén)的密封結(jié)構(gòu)，一種為單層密封結(jié)構(gòu)，另一種為雙層密封結(jié)構(gòu)。單層密封結(jié)構(gòu)是采用安裝橡膠密封條的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)密封，見(jiàn)圖7。雙層密封結(jié)構(gòu)是第一層采用橡膠條密封，第二層采用彈性卡槽來(lái)密封[11-12]，見(jiàn)圖8。由于成本因素，民用工程車(chē)輛駕駛室車(chē)門(mén)普遍采用單層密封結(jié)構(gòu)。

圖7 單層密封結(jié)構(gòu)

圖8 雙層密封結(jié)構(gòu)

2.2.5 隔音降噪材料的應(yīng)用

常用的隔音降噪材料有兩種，一種是降噪海綿，另一種是聚氨酯發(fā)泡吸音材料，性能見(jiàn)表2。

表2 吸音系數(shù)對(duì)比

通常情況下，在駕駛室內(nèi)壁與內(nèi)飾之間填充聚氨酯發(fā)泡隔音降噪材料，見(jiàn)圖9。使用發(fā)泡材料可以避免海綿分塊粘貼所產(chǎn)生的間隙，可完全填充，提高隔音和保溫效果。在駕駛室地板下常常粘貼降噪海綿[13]，見(jiàn)圖10，阻斷來(lái)自地板下的噪音和熱量。另外，軍用方艙應(yīng)用的鋁蜂窩、芳綸紙蜂窩，輕量化程度高、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大、絕熱效果更好，是高原裝備駕駛室隔音降噪材料的發(fā)展趨勢(shì)。

圖9 聚氨酯發(fā)泡材料

圖10 降噪海綿

3 結(jié)語(yǔ)

良好的駕駛室密封性設(shè)計(jì)水平可以提高裝備的環(huán)境適應(yīng)能力，改善乘員的乘坐環(huán)境。文中也是嘗試提出駕駛室密封性的定性定量要求，特別是高原裝備駕駛室的密封特殊性要求及技術(shù)應(yīng)用，以促進(jìn)高原裝備駕駛室密封性設(shè)計(jì)的規(guī)范化及能力提高。

駕駛室密封性設(shè)計(jì)是一個(gè)與整車(chē)集成的系統(tǒng)工程，要權(quán)衡總體技術(shù)要求、工藝實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)性及價(jià)格成本等因素。不同的使用要求可能就有不同的設(shè)計(jì)措施和技術(shù)手段，存在著技術(shù)路線的差異。如駕駛室的安全保護(hù)、防護(hù)防彈等性能要求可能給駕駛室的密封性設(shè)計(jì)帶來(lái)的工藝改變或制造的難度。即便如此，駕駛室密封性設(shè)計(jì)在裝備研發(fā)和使用中逐漸顯現(xiàn)出來(lái)的重要地位和作用，使大家越來(lái)越意識(shí)到對(duì)其指標(biāo)體系的理解、掌握并加以實(shí)現(xiàn)的緊迫性，從而加大人力、物力的投入來(lái)開(kāi)展專(zhuān)項(xiàng)研究和技術(shù)儲(chǔ)備。

[1] GJB 150A—2009, 軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法[S].

[2] GB 25684.1—2010, 土方機(jī)械安全第一部分:通用要求[S].

[3] GJB 1639—1993, 軍用推土機(jī)規(guī)范[S].

[4] JB/T 10902—2008, 工程機(jī)械司機(jī)室[S].

[5] 王繼新, 李國(guó)忠, 王國(guó)強(qiáng). 工程機(jī)械駕駛室設(shè)計(jì)與安全技術(shù)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2010.

[6] GB 16710—2010, 土方機(jī)械噪聲限值[S].

[7] GJB 151B—2013, 軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求與測(cè)量[S].

[8] GJB 1389A—2005, 系統(tǒng)電磁兼容性要求[S].

[9] 韓梅. 重型卡車(chē)駕駛室密封性研究[D]. 西安: 西安石油大學(xué), 2011.

[10] 郝國(guó)強(qiáng), 李強(qiáng). 裝載機(jī)駕駛室設(shè)計(jì)[J].工程機(jī)械, 1997(6): 17-18.

[11] GJB 1835—93, 裝甲車(chē)輛人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)[S].

[12] GJB 6109—2007, 軍用方艙通用規(guī)范[S].

[13] 王振. 輪式裝載機(jī)駕駛室內(nèi)噪聲源分析及其降噪設(shè)計(jì)[J]. 工程機(jī)械, 2005(8): 27-28.

Leakproofness Requirements and Technical Application of Plateau Equipment Cab

ZHAO Yun-feng1, YANG Hu2, TANG Hong-juan1, LI Qiang1, WANG Li-ming2

(1.Unit 63956 of PLA, Beijing 100093, China; 2.Zhengzhou Yutong Heavy Industries CO., LTD, Zhengzhou 451482, China)

This article firstly explained the meaning of cab leakproofness. Then according to the special use environment of power equipment and based on the national military standard, we put forward qualitative and quantitative demands (including indicator system) for the leakproofness of the plateau equipment cab. Finally, the typical engineering measures and methods were expounded according to the leakproofness methods. These mainly include leakproofness of structural weld and butt weld, joystick and cross hole, windscreen and door, the application of noise reduction material etc. Through these measures, the sealing design of the cab can be directed.

plateau equipment; cab; leakproofness requirements; technical measurs

10.7643/ issn.1672-9242.2017.10.005

TJ07

A

1672-9242(2017)10-0026-05

2017-05-18；

2017-08-24

趙云峰（1965—），男，山西人，高級(jí)工程師，主要從事裝備論證與試驗(yàn)。