裝載機駕駛室增壓系統設計

譚世穎（廣西柳工機械股份有限公司,廣西 柳州 545007）

?

裝載機駕駛室增壓系統設計

譚世穎
（廣西柳工機械股份有限公司,廣西 柳州 545007）

摘 要：對裝載機駕駛室的增壓目的和增壓原理進行了分析和闡述，介紹了駕駛室增壓系統的一般設計思路和增壓系統的基本構成，以及增壓系統對駕駛室密封性的要求。

關鍵詞：增壓系統；原理；設計思路；密封

1 增壓目的

隨著經濟發展和社會進步，在各種土方機械的施工工況中，用戶對操作環境要求越來越高，尤其是高粉塵、有毒有害粉塵的作業環境，對司機的身體健康有很大的威脅或傷害，因此對司機室內環境進行凈化尤其是對空氣進行凈化是必然的選擇，其中一個簡單易行的辦法就是對駕駛室內環境進行增壓，使粉塵不能夠從孔縫進入駕駛室內，同時也可以通過增壓系統讓駕駛室室外空氣經過過濾后再進入駕駛室內，給司機提供干凈新鮮的空氣和保持操作環境的干凈，提高操作環境的舒適性和安全性。

2 增壓原理

通過主動往駕駛室內送入一定流量的新鮮空氣，在駕駛室內部循環擴散，供人體需要，同時駕駛室內的空氣以相同的流量從駕駛室的孔和夾縫排出來，把一部分人體生命活動產生的廢氣即時排除室外，完成室內新舊空氣的交換，并維持室內壓力的平衡。由于駕駛室的孔和夾縫的面積遠小于駕駛室進風口的面積，空氣流出駕駛室時，駕駛室內環境形成節流背壓，從而使駕駛室內壓力大于室外壓力，因為室內壓力大于室外壓力，粉塵不會自己主動從低壓區（室外）向高壓區（室內）移動，因此空氣中的粉塵難以從孔和夾縫進入駕駛室內，達到防塵的目的。簡單說，就是利用空氣流體以某種流速通過小的孔或縫隙，在孔或縫隙的兩側形成壓差，即節流背壓，使粉塵不能主動從低壓區向高壓區移動進入駕駛室。

3 增壓系統的設計思路

3.1 確定最低流量需求

根據人體生命活動對新鮮空氣的基本需求和對舒適性的感受，同時也要保證人體呼吸排除來的廢氣能夠及時排到駕駛室外，ISO國際標準推薦新鮮空氣的最低流量Q為43m3/h，當然，這是進入駕駛室內的風量，未包含風機損失的風量

3.2 確定駕駛室內增壓壓力

駕駛室室內增壓壓力過低，不能有效防止灰塵進入駕駛室，增壓壓力過高一方面會對人體的健康帶來負面影響，同時對駕駛室的結構提出更高要求，要求其能夠承受更大壓力，如門的膠條密封、玻璃的安裝固定等等，過高的壓力也加大了風機的阻力，會降低風機的效率。因此，ISO國際標準推薦駕駛室室內比室外壓力增壓范圍50～200 Pa，不宜過高也不宜過低。

3.3 計算駕駛室的節流孔大小

在輸入進駕駛室的風量已經確定后，駕駛室能否建立起壓力來還要看駕駛室的密封性，一般由于駕駛室自身的結構特點，會有很多孔洞和縫隙連通駕駛室內外，漏風嚴重，根本建立不起壓力。例如，零件間通過焊接連接，即使貼合焊接也會產生細小的夾縫，并且生產制造過程很難控制其縫隙大小一致，導致這些夾縫可能一臺大一臺小，通流面積不可控，室內增壓效果很難保證。

在設計增壓系統時先假設駕駛室是密閉的，即先假設駕駛室自身結構所有的孔洞和縫隙都不存在，因此需要設計專門的節流孔來排氣，駕駛室的節流孔大小計算：

已知輸入駕駛室的風量和室內增壓壓力，可以根據根據流體的連續性方程V1A1= V2A2=Q和伯努利方程Z1+ P1/γ+α*V12/（2*g） +E鼓風機= Z2+ P2/γ+α*V22/（2 *g） + E損失

做一些合理的假設條件可求得排氣節流孔的面積大小A2。

如圖1，室外氣壓P1，流入駕駛室的新風速度V1，流入駕駛室的新風口過流面積A1， 流入和流出駕駛室的風量相等，都是Q ，室內氣壓P2，流出駕駛室的風速V2，流出駕駛室的排氣節流孔過流面積A2。

3.4 駕駛室自身結構的孔縫代替節流孔

工程實踐中，駕駛室結構自身就有孔洞和縫隙，是否要專門開節流孔，需要評估計算駕駛室的孔洞和夾縫的泄漏總面積A孔縫，與理論排氣節流孔A2的面積進行比較，如A孔縫＜A2，則駕駛室無需再開排氣孔，也不需要對駕駛室的孔、縫進行密封；如A孔縫＞A2，則需要把一部分孔縫密封起來。通過實驗測試修正以確認密封多少孔、縫，從而用駕駛室結構自身就有的一部分孔洞和縫隙等效代替節流孔的面積，達到增壓目標值。

3.5 駕駛室密封性要求

工程實踐中不會用大流量的鼓風機來確保駕駛室能夠增壓到目標值，駕駛室密封性良好，才更容易建立背壓，增壓的綜合成本也才能降低，因此駕駛室密封良好的重要性不言而喻?？衫脽熿F發生器檢查駕駛室漏風的位置和漏風程度，考慮到密封成本和密封難易程度、零件的拆裝維修頻度，一般情況下需要重點關注以下位置的密封：

（1）液壓管進出駕駛室，遵循一管過一孔的原則，圖2

（2）線束進出駕駛室，遵循一線過一孔的原則，圖3

（3）駕駛室側面圍板與底板間的焊接縫隙，涂密封膠，圖4

（4）推拉窗滑動玻璃的密封

（5）門的密封

（6）運動件的周邊縫隙

（7）門鎖

（8）駕駛室底板上的孔

（9）焊接結構形成的三角區域，圖4

（10）玻璃的安裝

4 增壓系統的基本構成

簡單的駕駛室增壓系統基本構成：鼓風機、過濾器（根據需要可有幾級過濾器）、外殼體、傳感器、電控系統、排塵裝置、風管等。如圖5：

（1）根據流量和增壓需求，選用合適的鼓風機1。

（2）如空氣質量要求更高，可采用多級過濾，如初級過濾器4、高效過濾器2，也可以使用可除異味的過濾器，如活性炭過濾器，過濾器越多意味著進風阻力越大。

（3）排塵裝置3用于收集沒有被初級過濾器濾掉的灰塵，并及時排出，以延長鼓風機和下一級過濾器的使用壽命。

（4）電控系統主要是鼓風機控制和氣壓報警功能，可以控制風量大小和有效監控過濾器的堵塞情況，提醒用戶及時保養維護，提高增壓設備的使用壽命。

（5）隔風板8防止從鼓風機出口出來的風被回吸，降低過濾效率。

增壓系統也可以與空調系統相結合，對經過增壓系統進入駕駛室的新鮮空氣進行升溫或降溫控制，如圖6。

5 結束語

確定駕駛室的增壓目標和鼓風機合理的流量，是增壓系統設計的基礎，加上駕駛室良好的密封條件，這樣既能滿足用戶的基本需求，又能兼顧增壓系統的經濟性，同時可兼顧鼓風機的節能和降噪要求，為用戶提供一個舒適安全的操作環境。

參考文獻：

［1］王海庭,花正惠,王現青.工程機械空調系統淺談［J］.工程機械與維修,2014（11）.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.257

作者簡介：譚世穎（1970-），男，主要從事裝載機駕駛室的設計開發工作。