試論汽車空調(diào)壓縮機(jī)活塞的設(shè)計(jì)制造

桂林技師學(xué)院 張桂

引言

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車已然成為人們生產(chǎn)生活中的一個(gè)重要的工具，出現(xiàn)了各種類型的汽車，其數(shù)量也在飛速增長(zhǎng)，獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在整個(gè)汽車構(gòu)造中，汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)是一個(gè)重要的組成部分。汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)，對(duì)于提升與確保汽車系統(tǒng)功能的完整性以及使用的舒適性等，都有著非常重要的作用。當(dāng)然要想汽車空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定而有效運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)，空調(diào)壓縮機(jī)活塞的就必須具備良好性能和質(zhì)量。換言之，對(duì)于整個(gè)汽車空調(diào)運(yùn)行系統(tǒng)而言，空調(diào)壓縮機(jī)的活塞性能及工況尤為關(guān)鍵，發(fā)揮著極其重要的作用。那么，就需要探究汽車空調(diào)壓縮機(jī)活塞有效的設(shè)計(jì)制造方法，同時(shí)就其常見易發(fā)的故障提出可行的處理措施。

1 汽車空調(diào)壓縮機(jī)活塞的工作原理

在汽車空調(diào)壓縮機(jī)工作過(guò)程當(dāng)中，要將車內(nèi)外氣體進(jìn)行不斷的轉(zhuǎn)換，為了實(shí)現(xiàn)這種內(nèi)外空氣的交換，就依賴于一套動(dòng)力裝置。其中，空調(diào)壓縮機(jī)活塞，就是這一動(dòng)力系統(tǒng)裝置的核心部件。

具體來(lái)講，汽車空調(diào)運(yùn)行使得汽車內(nèi)外空氣交換與流動(dòng)的過(guò)程，以達(dá)到制冷降溫的目的。當(dāng)然在此過(guò)程中，空氣的流動(dòng)對(duì)傳感器構(gòu)成附帶影響，對(duì)傳感器而言生成外部信號(hào)，然后借助整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的中央控制單元來(lái)就信息進(jìn)行處理，包括對(duì)信號(hào)的收集、分析及計(jì)算等。之后，再針對(duì)性實(shí)施對(duì)空調(diào)壓縮機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)的控制，以此來(lái)帶動(dòng)斜板旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，推動(dòng)活塞軸運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)發(fā)生相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)。期間，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生了功率，同時(shí)傳遞一定的扭矩，進(jìn)而帶動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)及其內(nèi)部各零件運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)。

2 汽車空調(diào)壓縮機(jī)活塞的設(shè)計(jì)制造

壓縮機(jī)活塞，作為汽車空調(diào)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)核心部件，經(jīng)歷了幾十年的研發(fā)與實(shí)踐，不同的變化、發(fā)展及改進(jìn)。追求更加平穩(wěn)、及時(shí)的汽車空調(diào)壓縮機(jī)工作狀態(tài)，是核心目標(biāo)和重要原則，以此為指導(dǎo)人們對(duì)汽車空調(diào)壓縮機(jī)活塞進(jìn)行了多樣化的研發(fā)設(shè)計(jì)，特別是其形狀及體積等，歷經(jīng)了諸多的改變，所輸出的壓力和轉(zhuǎn)速也更大、更高，最終使得壓縮機(jī)工作部件獲得了更多的功率。當(dāng)然，需要特別強(qiáng)調(diào)的是，伴隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車空調(diào)中的活塞等零部件的質(zhì)量也越來(lái)越高，一些耦合件的精密也更高。這樣一來(lái)，都能夠確保活塞在工作中獲得更大動(dòng)力。可以說(shuō)，汽車空調(diào)壓縮機(jī)活塞設(shè)計(jì)制造的發(fā)展歷程，也反映出科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程。新時(shí)期，伴隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，汽車空調(diào)壓縮機(jī)活塞的設(shè)計(jì)制造也有了新的發(fā)展。總體來(lái)講，我們可以從活塞零部件設(shè)計(jì)和與活塞工作相匹配的零部件設(shè)計(jì)兩方面來(lái)進(jìn)行分析如下。

3 活塞零部件設(shè)計(jì)

汽車空調(diào)壓縮件活塞，是壓縮機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)體積很小的耦合件，盡管它體積小，但是其功能作用卻很大，可以說(shuō)在壓縮機(jī)正常工作中扮演著重要角色。在汽車空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，壓縮機(jī)活塞的轉(zhuǎn)速非常快，做高速的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在此過(guò)程當(dāng)中，活塞的工作環(huán)境相對(duì)較為惡劣，要承受非常大的機(jī)械與溫度負(fù)荷。對(duì)此，要強(qiáng)化活塞零部件的設(shè)計(jì)，以保證實(shí)現(xiàn)更好地質(zhì)量與性能。

具體來(lái)講，活塞零部件設(shè)計(jì)要尤為關(guān)注好兩點(diǎn)關(guān)鍵內(nèi)容，一要選好材料，二要優(yōu)化結(jié)構(gòu)。首先，就選好材料來(lái)講，要高度注重對(duì)活塞相匹配零部件的選材。盡量選取那些質(zhì)量較輕而強(qiáng)度較高的材料，這也是新時(shí)期現(xiàn)代化活塞設(shè)計(jì)理念的一個(gè)核心追求，也是進(jìn)一步延長(zhǎng)空調(diào)壓縮機(jī)活塞使用壽命的一個(gè)有效辦法。除此以外，在活塞的材料選擇上，還要注重多元特征及優(yōu)勢(shì)條件的相結(jié)合，比如當(dāng)溫度發(fā)生變化的時(shí)候，相關(guān)材料的受影響變化程度小，尺寸、形狀變化較小，熱膨脹系數(shù)較小以及比重較小，同時(shí)還要具備良好的減磨性和熱強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)性、顯著性特征。只有這樣，才能夠更好地確保活塞質(zhì)量的同時(shí)，使耦合件之間始終保持最小的間隙，進(jìn)一步減低摩擦因素，進(jìn)而避免以此而產(chǎn)生的大量的熱量，優(yōu)化做工環(huán)境。

另外，就結(jié)構(gòu)優(yōu)化而言，要充分認(rèn)識(shí)到的是，不同的材料耐熱程度不同，加上活塞本身不同的位置受熱程度也不同。由此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)活塞結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，要就其工作環(huán)境對(duì)零部件的綜合影響予以充分考量，進(jìn)而就活塞結(jié)構(gòu)加以不斷優(yōu)化。

4 配套零件的設(shè)計(jì)

縱觀整個(gè)汽車空調(diào)壓縮機(jī)的工作過(guò)程，需要將大量的熱空氣散發(fā)出去。而在此過(guò)程當(dāng)中，就需要通過(guò)活塞的往復(fù)式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌嗥ヅ淞慵钠渌问降倪\(yùn)動(dòng)，以此來(lái)把功率和動(dòng)力以最大限度傳遞出去。可以說(shuō)，相配套零件的設(shè)計(jì)同樣關(guān)鍵，同樣能夠決定整個(gè)系統(tǒng)的性能及質(zhì)量。當(dāng)然，與汽車空調(diào)壓縮機(jī)活塞相匹配的零件有很多，其中比較重要的如冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)。

首先，就冷卻系統(tǒng)來(lái)講，基于冷卻系統(tǒng)，采用如油冷、水冷等諸多形式方法，將多余的熱量及時(shí)而有效地散發(fā)，以此來(lái)使活塞運(yùn)轉(zhuǎn)始終能夠處于一個(gè)正常的溫度范圍內(nèi)，確保活塞的穩(wěn)定有效運(yùn)行。當(dāng)然，不同的冷卻形式的優(yōu)劣勢(shì)也有所不同。其中，油冷的優(yōu)勢(shì)在于使用壽命較長(zhǎng)，能夠瞬時(shí)調(diào)節(jié)活塞溫度，溫度控制能力較好；劣勢(shì)則在于成本較高，冷卻的效率較為不足。那么，水冷的優(yōu)劣勢(shì)也同樣存在，優(yōu)勢(shì)就是成本較低，而且也能夠取得較為良好的冷卻效率；劣勢(shì)就是很容易發(fā)生故障或水流受阻，導(dǎo)致水冷循環(huán)停滯影響散熱效果。

另外，就潤(rùn)滑系統(tǒng)來(lái)講，其有潤(rùn)滑的效果和目的，旨在降低活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦，以此來(lái)保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，達(dá)到進(jìn)一步延長(zhǎng)活塞使用壽命的目標(biāo)。需要特別強(qiáng)調(diào)的是，在設(shè)計(jì)潤(rùn)滑系統(tǒng)的時(shí)候，為了能夠使活塞及其相匹配零部件都能夠得到充分潤(rùn)滑，還要針對(duì)性地去優(yōu)化油路的設(shè)計(jì)。當(dāng)然，如果能夠在保證潤(rùn)滑功能作用實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，能夠吸收活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的一定熱量，以此來(lái)進(jìn)一步改善活塞的工作環(huán)境，這是我們追求實(shí)現(xiàn)的更高的設(shè)計(jì)成果。

5 汽車空調(diào)壓縮機(jī)活塞的常見故障及解決方案

基于上文我們對(duì)活塞零部件及其配套零件設(shè)計(jì)制造的分析，可以看出這兩部分結(jié)構(gòu)及相關(guān)設(shè)計(jì)制造是影響甚至決定整個(gè)壓縮機(jī)工作是否穩(wěn)定、有效進(jìn)行的關(guān)鍵。結(jié)合現(xiàn)實(shí)觀察來(lái)看，汽車空調(diào)壓縮機(jī)活塞的常見故障也基本都源自于這兩個(gè)部分。那么，我們就需要具體問(wèn)題具體分析，結(jié)合對(duì)常見故障的分析，來(lái)找出原因，制定解決方案。

5.1 活塞的機(jī)械故障

正如上文所述，空調(diào)壓縮機(jī)活塞通過(guò)做高速的往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，既可能會(huì)有摩擦損耗，也能夠產(chǎn)生大量的熱量，加上內(nèi)部各類機(jī)油及化學(xué)物品的影響等，可以說(shuō)活塞的工作條件及環(huán)境比較惡劣。相對(duì)應(yīng)來(lái)講，也就很容易引發(fā)一些機(jī)械的故障。

具體來(lái)講，比較常見的如活塞在工作室被卡死，這種情況是比較嚴(yán)重的，能夠?qū)钊旧砑罢麄€(gè)工作室造成巨大的破壞，直接導(dǎo)致汽車空調(diào)壓縮機(jī)不能正常工作，空調(diào)作用得不到有效發(fā)揮。情況嚴(yán)重的，如沖擊比較嚴(yán)重，還很有可能引發(fā)空調(diào)壓縮機(jī)起火。當(dāng)然，由于很多汽車駕駛者并不具備專業(yè)的知識(shí)與技能，對(duì)這種情況并不能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，那么會(huì)對(duì)車內(nèi)及車外人員的人身安全構(gòu)成威脅與影響。造成該故障問(wèn)題出現(xiàn)的原因，也有很多。比如出廠前的裝配中，由于工作人員疏忽，活塞安裝精度不達(dá)標(biāo)，不能夠滿足使用要求；使用者在使用汽車空調(diào)過(guò)程中違規(guī)操作，未按說(shuō)明書上的方法來(lái)進(jìn)行；最后就是對(duì)汽車的保養(yǎng)不及時(shí)，不到位，汽車空調(diào)壓縮機(jī)工作環(huán)境越發(fā)惡劣，進(jìn)而引發(fā)機(jī)械故障的發(fā)生。為了盡量避免與減少活塞機(jī)械故障的發(fā)生，就必須要引起足夠的警惕，針對(duì)上述常見故障的發(fā)生原因加以針對(duì)性改進(jìn)。從出廠前到使用的整個(gè)過(guò)程，都要嚴(yán)格按照規(guī)范要求來(lái)進(jìn)行。

5.2 配套部件的故障

配套部件發(fā)生故障的情況也比較多，比如汽車空調(diào)中壓縮機(jī)潤(rùn)滑油別泄露至活塞工作室當(dāng)中，在室內(nèi)工作環(huán)境的影響作用之下，輕則影響活塞導(dǎo)致不能正常工作，重則會(huì)導(dǎo)致工作室爆炸。除此以外，活塞與零部件之間的傳動(dòng)系統(tǒng)有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)卡死或由于磨損而脫落的情況，這樣會(huì)導(dǎo)致活塞工作效率低下，缺乏足夠的動(dòng)力去帶動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，使得空調(diào)系統(tǒng)無(wú)法發(fā)揮出良好的性能。對(duì)此，針對(duì)壓縮機(jī)活塞及相關(guān)配套部件，從選材到設(shè)計(jì)制造，都要充分考慮各種因素，進(jìn)而加以有效強(qiáng)化處理。及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問(wèn)題，定期保養(yǎng)，以減少故障發(fā)生，確保良好的工作性能。

總而言之，要保證汽車空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、有效性以及安全性，就必須要不斷提升空調(diào)壓縮機(jī)活塞的質(zhì)量及性能，充分利用其工作原理，認(rèn)真分析各種故障，以有效的設(shè)計(jì)與制造，來(lái)確保汽車空調(diào)系統(tǒng)的功能發(fā)揮及正常使用。