工程机械空调系统原理与影响分析

摘要:简述了工程机械空调系统的组成及工作原理，从发动机转速、环境温度、驾驶室密封情况、制冷剂等方面，分析了影响机械空调系统正常运行的因素，有助于确保机械工程的应用效果。

关键词:机械空调系统，发动机，驾驶室，制冷剂

空调系统在工程机械上应用越来越广泛，如何正确结合工程机械安装应用空调系统，使工程机械空调得到最佳的应用效果，这一直是工程机械制造单位在产品生产中不断追求的目标。

1工程机械空调系统的组成与原理

1．1工程机械空调系统组成

工程机械空调系统主要是由空调压缩机、充液罐、冷凝器、蒸发器、高低压管路组成。

1．2空调系统工作原理

这里主要是从空调制冷与制热两部分进行阐述。

1)制冷系统一般可分为四个过程:a．压缩过程:通过蒸发器中吸收热量后的低温低压制冷剂蒸汽经过压缩机吸入、绝热压缩后变成高温高压制冷剂蒸汽并送入冷凝器;b．冷凝过程:高温高压制冷剂蒸汽进入冷凝器，与周围环境空气进行交换，放出热量后冷凝为高温高压制冷剂液体;c．节流过程:从冷凝器出来的高温高压制冷剂，经储液干燥和过滤，然后通过膨胀阀节流和减压，变成低温低压制冷剂液气混合物(气体非常少)进入蒸发器;d．蒸发过程:经节流后低温低压的制冷剂混合物在蒸发器内循环，吸收车内驾驶室内空气热量，蒸发成低温低压的制冷剂蒸汽，同时通过车内蒸发器风机将温度降低。从蒸发器流出的低温低压制冷剂蒸汽又被空调压缩机吸收，再次进行绝热压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程周而复始不断循环，从而实现制冷系统不断的持续工作，完成制冷工作。

2)制热系统其原理如下:其发动机冷却系统中的冷却水(冷却液)，经发动机冷却水路中的水泵加压后分两路:一路进入发动机散热水箱;另一路经过热水、热水阀进入加热器(与蒸发器一体)，加热器的高温冷却水与周围空气进行交换，通过风机使驾驶室内空气温度升高，从加热器出来的冷却水(回水)与散热水箱出水管(发动机水泵进水)相联，对发动机进行冷却，经发动机水泵加压后再次进入空调加热器，不断循环往复，从而实现供暖，若供暖时将热水阀关闭，冷却水只能进入散热器水箱冷却。

2影响工程机械空调正常工作因素

2．1发动机转速不稳定

工程机械在施工中经常出现突变载荷的工况，这样发动机会出现突然掉速现象，从而造成空调压缩机转速变化，对系统的冲击较大也影响空调系统的制冷效果，在对策上尽量选在制冷量富裕一些的空调系统，即便是出现短暂的压缩机保护也不至于影响操作者体感温度的舒适效果。

2．2环境温度影响因素

车用空调系统正常工作与环境温度有关系，由于工程作业区域跨度大工程机械车用空调工作环境温度在15℃～45℃之间，其制冷系统正常工作压力值见表1。从表1可以看出不同环境温度系统制冷压力是不相同的，由于空调在制冷时是一个冷热交换的过程，在空调实际工作过程中，管道压力随环境温度升高而压力增大，这样就对环境温度有一个环境要求，故注意这点也是空调正常工作的条件。

2．3驾驶室密封情况的影响

随着工程机械的不断发展以及人对工作环境要求的不断提高，空调在工程机械上应用越来越广泛，驾驶室的密封情况是影响空调正常工作的一个因素，所以在设计驾驶室时对门边条的密封和玻璃的配置都有一定要求，最直接体现在空调系统的制冷制热效果上，若出现缝隙过大或玻璃破损都将使得压缩机长时间不停运转，系统能耗增加，缩短制冷原件(压缩机)的使用寿命。

2．4制冷剂的充装控制与质量影响

当空调系统抽真空完成后，开始对车用空调进行充液(即制冷剂)，一般采用罐装R-134a制冷剂，通常充装制冷剂的方法有液体充装法和气体充装法，本文重点讲述气体充装法。将充装压力表中间管路与制冷剂的注入阀相连切记制冷剂罐竖直放置，出口在上端，打开制冷剂罐的开启阀，在拧松靠近压力表端螺母，让制冷剂溢出以排净空气(不超过3s)然后迅速拧紧螺母，再将制冷剂罐移到电子磅秤上，记录制冷剂罐原始质量，启动空调系统发动机，转速控制在1800r/min～2000r/min，并把空调系统处于最大制冷状态，打开低压侧手动阀使气态制冷剂进入系统，直到制冷剂质量达到规定值(充装前后质量差值)为止。出现过多充装或缺少制冷剂质量，都直接影响空调系统正常工作。

2．5工程机械工作工况的影响

由于工程机械空调具有与车辆不同的工况(如工程机械在施工过程中遇到振动、冲击等等工况)，所以，在安装连接时一定要注意连接过程，在开启各元件口后与管路应及时连接，以防止污物和水分进入系统，安装前应对管路接头进行认真检查，查看密封圈是否存在(这一点有时容易忽略)，并涂上少许冷冻机油然后按照规定对接头进行拧紧。其接头拧紧力矩见表2，注意接头拧紧时先套上螺母用手预紧后再用扳手拧紧，严禁螺母未套好强行用扳手拧紧。关键元件(如蒸发器总成、冷凝器总成接口等处)拧紧时，要用两把扳手，螺母扳手转动，另一把扳手不动卡住管嘴，否则不仅拧不紧，而且会损坏管路元件。

2．6主要换热器元件的清洁度影响

从图1可以看出，主要换热元件(蒸发器总成、冷凝器总成等)是通过空气对流完成冷热交换，实现制冷、制热，若出现主要换热元件污物堵塞，影响换热效果，也能直接影响空调系统的正常工作，都是应该及时注意的问题。

3结语

从以上可以看出工程机械空调系统除了具有车用空调系统的特点外，还要考虑零部件的抗震性、耐蚀性、关键部件的耐压性以及耐湿、温性等，为此，重视影响工程机械空调正常工作的因素，是正确应用工程机械空调的前提，工程机械生产单位应引起高度重视。

参考文献:

［1］关志伟．汽车空调［M］．北京:人民交通出版社，2009．

［2］闻帮春．机械设计手册［M］．北京:机械工业出版社，2010．

［3］谢永光．汽车空调结构与维修［M］．北京:人民邮电出版社，2011．

作者：李高峰 郭瑞雪 朱毅 单位：陕西建设机械股份有限公司