淺談挖掘機空調系統(tǒng)的設計思路
徐隨著現(xiàn)代工業(yè)技術的發(fā)展，挖掘機制造業(yè)水平不斷提高，產(chǎn)品不僅要做到質量可靠，結構合理，外形美觀，而且對操作舒適性的要求也越來越高。
挖掘機空調作為空調技術在挖掘機上的應用，它能創(chuàng)造駕駛室內環(huán)境的舒適性，保持車室內空氣溫度、濕度、流速、潔凈度、噪聲和余壓等在舒適的標準范圍內，不僅有利于保護駕駛員的身心健康，提高工作效率和生活質量，而且還對增加挖掘機工作時的安全性具有積極作用。因而合理的設計，布局空調系統(tǒng)對于改善操作的舒適性有著十分重要的意義。根據(jù)目前國內外發(fā)展狀況來看，液壓挖掘機空調系統(tǒng)的設計有以下特點：
１）合理的風道布局與先進的控制系統(tǒng)相結合。
在國外及合資企業(yè)生產(chǎn)的眾多挖掘機中，均采用多風道空調立體送風，并可通過控制開關或液晶控制面板選定出風口的位置及大小，且具有注入新風的功能，以提高通風效果。此外在一些高檔機型，如卡特的部分機型還附加有一個儲物箱，利用空調的冷暖出風，在夏季可作為冷藏箱使用，在冬季可作為保溫箱使用。同時，為實現(xiàn)駕駛室的整體美觀，采用豪華型的出風口，不僅可靠實用，而且美觀大方。以徐州徐挖ＸＣＧ２２０ＬＣ挖掘機空調為例，該機采用立體遠程送風結構，風道布置分成前，中，后三部分；后部兩側風口具有吹背功能，中部吹腳風口用于增強冬季駕駛員的腳部舒適性，前側面風口具有前吹風、除霜功能。駕駛室后部具有新鮮空氣注入口。各出風口的風量及工作狀態(tài)可通過電子控制面板控制相應的步進電機進行調節(jié)。送風管采用保溫波紋管，風道阻力小，且可減少空氣在風道內的沿途換熱。該機蒸發(fā)器上配有電子暖風水閥，可通過操作控制面板方便的實現(xiàn)冷暖風的切換。
２）先進的換熱芯體
挖掘機用換熱器（蒸發(fā)器和冷凝器）的結構形式，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。因此國外挖機空調換熱器主要朝著如何強化傳熱、降低熱阻、提高換熱效果以及減輕質量、縮小體積、提高單位體積的傳熱面積的方向發(fā)展。在國外較先進的機型中蒸發(fā)器主要朝層疊式（板翅式）結構方向發(fā)展，冷凝器主要采用平流式結構，并在此結構的基礎上改進其與貯液干燥罐、過冷氣等部件的匹配。如卡特３２０Ｃ，小松ＰＣ２０００－７，徐挖ＸＣＧ２２０ＬＣ機型均采用上述結構，比起以前的管片式、管帶式結構可提高換熱交換率１０－３０％左右。在制造材料選取上，蒸發(fā)器與冷凝器均已實現(xiàn)全鋁化，主要原因是追求重量輕，另外價格也比較便宜，還可避免銅管鋁片結構形式，可能產(chǎn)生的銅與鋁兩種極性不同材料之間的電化學腐蝕。
３）先進的節(jié)流膨脹結構
目前較先進的挖掘機空調節(jié)流膨脹機構，主要朝著結構簡單、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、不易實現(xiàn)溫度迅速控制、連接感溫包的毛細管較長、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構代替原來的銅結構，目的就是盡量減輕輔助設備的質量。
４）適合工程機械工作環(huán)境的結構形式
通過市場調研可以發(fā)現(xiàn)國外先進的挖掘機空調，在很多結構形式上更適合于工程機械產(chǎn)品使用：
（１）連接管路接頭形式多采用壓板式管接頭，其特點是除了具有０形圈的徑向密封外，還有無焊接模塊和獨特的連接座通過螺栓進行連接。
這樣可以保證管端連接部分的密封性能經(jīng)受機器的顛簸和振動。同時使用這種結構形式安裝快速可靠，目前已被普遍采用。
（２）主要部件的設計均考慮到抗振性。前文所述關于蒸發(fā)器的結構多采用層疊式結構，可大大縮減體積，在實際設計時通常是將蒸發(fā)芯體，暖風水箱，鼓風機控制電機，膨脹閥等部件封裝在一個注塑件殼體中的，構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構，以適應工程機械產(chǎn)品工作時的劇烈振動。同時在設計挖掘機空調時又考慮到工作環(huán)境較差，故在吸風口，新鮮空氣注入口等部位設計了抽拉式過濾網(wǎng)，以便經(jīng)常清洗更換。另外部分空調廠家在設計壓縮機時，在內部增設了工程機械專用的防護罩，連桿等裝置。
（３）一些廠家在電子空調控制面板的電路設計時，充分考慮到干擾及瞬時高電壓沖擊問題增加了保護電路。
５）必要的保護措施
在挖掘機空調系統(tǒng)中，通常都設有一些保護措施，很多廠家在系統(tǒng)中均設有常開式高低壓保護開關和易熔塞，當系統(tǒng)壓力過高或過低時壓力開關發(fā)生動作，強行切斷壓縮機電磁離合器電源回路保護空調系統(tǒng)不受損壞，當系統(tǒng)溫度過高時，安裝在貯液干燥罐上的易熔塞自動熔化，同時切斷空調壓縮機回路，以保護空調系統(tǒng)不受損壞，另外在某些滑片式結構的壓縮機的殼體上，還裝有測量排氣溫度的傳感器，當壓縮機排氣溫度大于１５０℃時，電磁離合器脫開，以保證壓縮機完好，當溫度低于１３０℃時，傳感器簧片恢復，離合器又可正常工作。
６）新型環(huán)保型制冷劑Ｒ１３４ａ得到廣泛應用。
制冷劑的性質直接影響制冷循環(huán)的技術經(jīng)濟指標，而且對制冷裝置的特性及運行管理也有著密切的關系。Ｒ１３４ａ是一種新型制冷劑，其標準蒸發(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、化學性質穩(wěn)定。它的主要熱力性質與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，相同排氣量壓縮機的制冷劑的質量流量小；熱導率較高、熱傳導性能好、粘度低、流動性好；國際上研究結果認為Ｒ１３４ａ是比較理想的一種Ｒ１２替代制冷劑。其環(huán)境特性與Ｒ１２相比對臭氧層沒有破壞作用，溫室效應是Ｒ１２的十分之一。Ｒ１３４ａ對金屬的腐蝕作用比較小，不溶于水，屬ＨＦＣ類制冷劑，按當前的國際協(xié)議可長期使用。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）細微之處考慮更加周到。
現(xiàn)代挖掘機空調不僅在質量功能上優(yōu)于其它工程機械空調，而且在外觀布置及一些細節(jié)處理上都考慮的十分周到，以韓國現(xiàn)代２１５ＬＣ－７挖掘機空調為例，其蒸發(fā)器總成采用注塑材料一次成形，上面預留了繼電器、風門電機，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，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構，即便在非常惡劣的工況環(huán)境下，也能保證正常工作。鼓風機上專門安裝了一個排氣扁管，可以帶走工作時產(chǎn)生的熱量。與貯液罐、壓縮機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器振動造成電器元件接觸不良的危害。內外氣進風過濾網(wǎng)，均采用抽拉式結構，操作起來十分方便。所有這些結構特點讓人感覺非常精致，比起國內其它品牌的空調具有明顯的優(yōu)勢。
通過上述介紹可以看出，挖掘機空調正朝著布局合理、外形美觀，結構緊湊，環(huán)保實用以及自動化控制的方向發(fā)展，相信隨著工業(yè)發(fā)展步伐的快速推進，未來挖掘機空調的設計將更上一層樓。