淺談挖掘機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

徐隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，挖掘機(jī)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(duì)操作舒適性的要求也越來越高。

挖掘機(jī)空調(diào)作為空調(diào)技術(shù)在挖掘機(jī)上的應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，不僅有利于保護(hù)駕駛員的身心健康，提高工作效率和生活質(zhì)量，而且還對(duì)增加挖掘機(jī)工作時(shí)的安全性具有積極作用。因而合理的設(shè)計(jì)，布局空調(diào)系統(tǒng)對(duì)于改善操作的舒適性有著十分重要的意義。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r來看，液壓挖掘機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有以下特點(diǎn)：

１）合理的風(fēng)道布局與先進(jìn)的控制系統(tǒng)相結(jié)合。

在國(guó)外及合資企業(yè)生產(chǎn)的眾多挖掘機(jī)中，均采用多風(fēng)道空調(diào)立體送風(fēng)，并可通過控制開關(guān)或液晶控制面板選定出風(fēng)口的位置及大小，且具有注入新風(fēng)的功能，以提高通風(fēng)效果。此外在一些高檔機(jī)型，如卡特的部分機(jī)型還附加有一個(gè)儲(chǔ)物箱，利用空調(diào)的冷暖出風(fēng)，在夏季可作為冷藏箱使用，在冬季可作為保溫箱使用。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)駕駛室的整體美觀，采用豪華型的出風(fēng)口，不僅可靠實(shí)用，而且美觀大方。以徐州徐挖ＸＣＧ２２０ＬＣ挖掘機(jī)空調(diào)為例，該機(jī)采用立體遠(yuǎn)程送風(fēng)結(jié)構(gòu)，風(fēng)道布置分成前，中，后三部分；后部?jī)蓚?cè)風(fēng)口具有吹背功能，中部吹腳風(fēng)口用于增強(qiáng)冬季駕駛員的腳部舒適性，前側(cè)面風(fēng)口具有前吹風(fēng)、除霜功能。駕駛室后部具有新鮮空氣注入口。各出風(fēng)口的風(fēng)量及工作狀態(tài)可通過電子控制面板控制相應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)。送風(fēng)管采用保溫波紋管，風(fēng)道阻力小，且可減少空氣在風(fēng)道內(nèi)的沿途換熱。該機(jī)蒸發(fā)器上配有電子暖風(fēng)水閥，可通過操作控制面板方便的實(shí)現(xiàn)冷暖風(fēng)的切換。

２）先進(jìn)的換熱芯體

挖掘機(jī)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(guó)外挖機(jī)空調(diào)換熱器主要朝著如何強(qiáng)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(guó)外較先進(jìn)的機(jī)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(chǔ)上改進(jìn)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(jī)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(shí)現(xiàn)全鋁化，主要原因是追求重量輕，另外價(jià)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(xué)腐蝕。

３）先進(jìn)的節(jié)流膨脹結(jié)構(gòu)

目前較先進(jìn)的挖掘機(jī)空調(diào)節(jié)流膨脹機(jī)構(gòu)，主要朝著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(chǔ)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(shí)現(xiàn)溫度迅速控制、連接感溫包的毛細(xì)管較長(zhǎng)、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(shè)備的質(zhì)量。

４）適合工程機(jī)械工作環(huán)境的結(jié)構(gòu)形式

通過市場(chǎng)調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)國(guó)外先進(jìn)的挖掘機(jī)空調(diào)，在很多結(jié)構(gòu)形式上更適合于工程機(jī)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(diǎn)是除了具有０形圈的徑向密封外，還有無焊接模塊和獨(dú)特的連接座通過螺栓進(jìn)行連接。

這樣可以保證管端連接部分的密封性能經(jīng)受機(jī)器的顛簸和振動(dòng)。同時(shí)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(shè)計(jì)均考慮到抗振性。前文所述關(guān)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(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)通常是將蒸發(fā)芯體，暖風(fēng)水箱，鼓風(fēng)機(jī)控制電機(jī)，膨脹閥等部件封裝在一個(gè)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(jī)構(gòu)，以適應(yīng)工程機(jī)械產(chǎn)品工作時(shí)的劇烈振動(dòng)。同時(shí)在設(shè)計(jì)挖掘機(jī)空調(diào)時(shí)又考慮到工作環(huán)境較差，故在吸風(fēng)口，新鮮空氣注入口等部位設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)壓縮機(jī)時(shí)，在內(nèi)部增設(shè)了工程機(jī)械專用的防護(hù)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(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮到干擾及瞬時(shí)高電壓沖擊問題增加了保護(hù)電路。

５）必要的保護(hù)措施

在挖掘機(jī)空調(diào)系統(tǒng)中，通常都設(shè)有一些保護(hù)措施，很多廠家在系統(tǒng)中均設(shè)有常開式高低壓保護(hù)開關(guān)和易熔塞，當(dāng)系統(tǒng)壓力過高或過低時(shí)壓力開關(guān)發(fā)生動(dòng)作，強(qiáng)行切斷壓縮機(jī)電磁離合器電源回路保護(hù)空調(diào)系統(tǒng)不受損壞，當(dāng)系統(tǒng)溫度過高時(shí)，安裝在貯液干燥罐上的易熔塞自動(dòng)熔化，同時(shí)切斷空調(diào)壓縮機(jī)回路，以保護(hù)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(jī)的殼體上，還裝有測(cè)量排氣溫度的傳感器，當(dāng)壓縮機(jī)排氣溫度大于１５０℃時(shí)，電磁離合器脫開，以保證壓縮機(jī)完好，當(dāng)溫度低于１３０℃時(shí)，傳感器簧片恢復(fù)，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(yīng)用。

制冷劑的性質(zhì)直接影響制冷循環(huán)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而且對(duì)制冷裝置的特性及運(yùn)行管理也有著密切的關(guān)系。Ｒ１３４ａ是一種新型制冷劑，其標(biāo)準(zhǔn)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(xué)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(jī)的制冷劑的質(zhì)量流量?。粺釋?dǎo)率較高、熱傳導(dǎo)性能好、粘度低、流動(dòng)性好；國(guó)際上研究結(jié)果認(rèn)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(duì)臭氧層沒有破壞作用，溫室效應(yīng)是Ｒ１２的十分之一。Ｒ１３４ａ對(duì)金屬的腐蝕作用比較小，不溶于水，屬ＨＦＣ類制冷劑，按當(dāng)前的國(guó)際協(xié)議可長(zhǎng)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(xì)微之處考慮更加周到。

現(xiàn)代挖掘機(jī)空調(diào)不僅在質(zhì)量功能上優(yōu)于其它工程機(jī)械空調(diào)，而且在外觀布置及一些細(xì)節(jié)處理上都考慮的十分周到，以韓國(guó)現(xiàn)代２１５ＬＣ－７挖掘機(jī)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(yù)留了繼電器、風(fēng)門電機(jī)，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(jī)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(hù)，固定在安裝支架上，顯得非常可靠。與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(fēng)機(jī)上專門安裝了一個(gè)排氣扁管，可以帶走工作時(shí)產(chǎn)生的熱量。與貯液罐、壓縮機(jī)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(jī)器振動(dòng)造成電器元件接觸不良的危害。內(nèi)外氣進(jìn)風(fēng)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(diǎn)讓人感覺非常精致，比起國(guó)內(nèi)其它品牌的空調(diào)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

通過上述介紹可以看出，挖掘機(jī)空調(diào)正朝著布局合理、外形美觀，結(jié)構(gòu)緊湊，環(huán)保實(shí)用以及自動(dòng)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(jìn)，未來挖掘機(jī)空調(diào)的設(shè)計(jì)將更上一層樓。