以液壓馬達驅(qū)動壓縮機的空調(diào)制冷系統(tǒng)診斷

付任志

（江西銅業(yè)集團 （貴溪） 物流有限公司， 江西 貴溪 335424）

K350 SH60基律納卡車是江西銅業(yè)集團貴溪冶廠于2005年8月從瑞典引進的， 專門從事冶煉行業(yè)運輸?shù)奶胤N車輛 （圖1）。 該車作業(yè)環(huán)境惡劣， 駕駛室密封嚴(yán)閉， 一旦空調(diào)冷氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障， 室內(nèi)溫度高達70 ℃， 急需修復(fù)。 而K350 SH60基律納卡車空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機驅(qū)動方式與普通汽車不同 （大部分通過發(fā)動機皮帶驅(qū)動）， 采用液壓馬達來驅(qū)動空調(diào)壓縮機， 如圖2所示， 所以它的空調(diào)故障診斷與普通汽車也不同。 筆者通過此類空調(diào)5年的維修工作經(jīng)歷， 總結(jié)了一些維修經(jīng)驗， 供汽車空調(diào)維修同行參考， 望有所幫助。

1 基律納卡車空調(diào)液壓傳動系統(tǒng)基本組成及其作用

1） 液壓泵 將發(fā)動機所輸出的機械能轉(zhuǎn)換成液壓能， 給整個系統(tǒng)提供壓力油液， 如圖3所示。

2） 液壓馬達 將液壓能轉(zhuǎn)換成機械能， 作為空調(diào)壓縮機的動力源。

3） 液壓電磁閥 通過它們的控制或調(diào)節(jié)， 使液流的壓力、 流量和方向得以改變， 從而改變液壓馬達的力、 速度和方向， 如圖4所示。

4） 輔助裝置 液壓油箱、 管路、 濾油器等，通過這些元件聯(lián)結(jié)起來， 以實現(xiàn)工作循環(huán)。

5） 液壓油 即工作介質(zhì)， 系統(tǒng)用它來傳遞能量。

2 空調(diào)液壓馬達控制回路及工作原理

空調(diào)液壓馬達工作原理圖如圖5所示。 空調(diào)液壓馬達控制回路是由一個齒輪泵驅(qū)動的， 這個泵裝在扭轉(zhuǎn)器上， 采用雙泵安裝方式。 泵的流量閥有固定的設(shè)置值， 在這個固定值作用下， 空調(diào)控制回路的液壓馬達最大運轉(zhuǎn)速度為1 500 r/min。 安全閥設(shè)置的空調(diào)液壓馬達控制回路最大壓力為160 Pa。 空調(diào)馬達控制回路的驅(qū)動液壓油經(jīng)過一個油冷卻器返回， 它位于齒輪箱油冷卻器前面， 在卡車的左邊。當(dāng)駕駛員接通空調(diào)制冷開關(guān)后， 電路激活空調(diào)電磁閥， 改變工作油路， 使液壓馬達旋轉(zhuǎn)， 通過連接套帶動空調(diào)壓縮機， 從而使空調(diào)系統(tǒng)制冷。

3 K350 SH60基律納卡車空調(diào)故障診斷實例

3.1 案例1 在接通空調(diào)制冷開關(guān)后， 鼓風(fēng)機和冷凝器風(fēng)機都能正常工作， 但空調(diào)系統(tǒng)制冷性能差。

3.1.1 故障診斷與排除

修理工經(jīng)過初步檢查， 電氣系統(tǒng)正常， 但發(fā)現(xiàn)空調(diào)液壓馬達帶動壓縮機的轉(zhuǎn)速明顯過慢， 懷疑是制冷劑加多了， 壓縮機因負荷大帶不動。 放掉一部分制冷劑后， 壓縮機轉(zhuǎn)速還是一樣慢。 再拆下壓縮機， 單獨檢測液壓馬達動轉(zhuǎn)情況， 發(fā)現(xiàn)此時空調(diào)液壓馬達運轉(zhuǎn)恢復(fù)正常， 修理工由此判斷是壓縮機工作不良， 于是換了一個新的壓縮機。 經(jīng)抽真空和加注制冷劑， 發(fā)動車并接通A/C開關(guān)， 壓縮機運轉(zhuǎn)正常， 空調(diào)制冷效果較好。 但好景不長， 不到3個小時， 駕駛員又把車開回修理廠了， 反映空調(diào)制冷效果逐漸變差。 修理工上前檢查， 發(fā)現(xiàn)壓縮機轉(zhuǎn)速過慢， 故障現(xiàn)象和先前一樣， 這說明壓縮機本身并沒問題。 修理工開始懷疑空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)存在堵塞， 于是把制冷劑放掉， 更換了空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)幾個容易堵塞的部件——膨脹閥和儲液干燥器， 并把高、 低壓軟管用壓縮空氣吹通， 再重新抽真空和加注制冷劑后發(fā)動車， 接通制冷開關(guān)， 壓縮機運轉(zhuǎn)正常， 空調(diào)出風(fēng)口有冷風(fēng)吹出， 修理工以為找到了故障所在， 讓駕駛員把車開走。 但三四小時后， 空調(diào)系統(tǒng)制冷效果又逐漸變差了， 駕駛員再次把車開回。 經(jīng)檢查， 故障現(xiàn)象仍是壓縮機轉(zhuǎn)速過慢。 空調(diào)系統(tǒng)的主要部件都更換過了， 問題到底出在哪兒呢？

無奈之下， 修理廠點檢員找到筆者， 根據(jù)他的講述， 筆者判斷造成壓縮機轉(zhuǎn)速過慢的主要原因可能在卡車的空調(diào)液壓傳動部分。 筆者首先檢查液壓系統(tǒng)有無泄漏， 仔細觀察液壓油管和各液壓油管連接頭， 沒發(fā)現(xiàn)有漏油的地方； 再用壓力表檢查工作液壓泵壓力， 測得壓力123 Pa， 正常； 用萬用表檢查電磁閥， 供電和電阻值 （約20 Ω） 正常； 拆下電磁閥線圈， 用螺絲刀試其吸力， 也正常； 拆下閥座上的出油管， 油量很大， 從而判斷控制閥工作正常。 但當(dāng)檢查到空調(diào)液壓馬達時， 發(fā)現(xiàn)液壓馬達外殼溫度異常高， 燙手， 而且液壓馬達軸承油封邊還有少量的液壓油冒出， 拆下它的泄油管， 發(fā)現(xiàn)它的泄油量非常大， 由此筆者判斷故障原因是液壓馬達損壞， 由于機件磨損、 內(nèi)外泄所致。 更換空調(diào)液壓馬達后， 再起動車試空調(diào)， 液壓馬達帶動壓縮機的轉(zhuǎn)速明顯增大， 用測速表測得液壓馬達轉(zhuǎn)速達到了1 480 r/min， 空調(diào)效果好。 駕駛員把車接走后，再也沒回來返修過空調(diào)制冷系統(tǒng)， 故障徹底排除。

3.1.2 故障分析

雖之前修理工拆開壓縮機單獨試液壓馬達轉(zhuǎn)速正常， 但這時液壓馬達是處于空載狀態(tài)， 沒有負荷，所以轉(zhuǎn)速快。 為什么車輛開始時空調(diào)效果好， 使用一段時間后空調(diào)效果會逐漸變差呢？ 這主要是因為卡車停下來修理時， 它的液壓部件得到了冷卻， 液壓油溫低， 油質(zhì)稠， 此時液壓馬達工作時內(nèi)外泄不明顯， 所以修完空調(diào)后， 剛開始空調(diào)效果還好， 但當(dāng)卡車運行幾個小時后， 液壓油溫迅速升高， 油變稀， 液壓馬達內(nèi)外泄嚴(yán)重， 所以它逐漸運轉(zhuǎn)無力帶不動空調(diào)壓縮機， 造成空調(diào)系統(tǒng)制冷效果差。

3.1.3 故障小結(jié)

對于這類以液壓系統(tǒng)驅(qū)動壓縮機的空調(diào)系統(tǒng)診斷， 需要掌握液壓傳動的基本知識， 在故障診斷時， 也要把液壓系統(tǒng)驅(qū)動部分可能的故障原因考慮進去。

3.2 案例2 車輛運行時空調(diào)不涼， 冷風(fēng)間斷送出。

3.2.1 故障診斷與排除

起動車輛， 打開空調(diào)， 將鼓風(fēng)機風(fēng)量調(diào)到最大值， 運行一段時間后， 用手觸摸高、 低壓空調(diào)軟管， 有明顯溫差。 用空調(diào)壓力表檢測， 測得低壓壓力為180 kPa， 高壓壓力1 530 kPa， 處于正常壓力范圍。 怠速運行了40 min后， 并沒有出現(xiàn)異常情況。據(jù)駕駛員反映， 故障總是在車輛運行時出現(xiàn)， 于是決定隨車仔細觀察空調(diào)系統(tǒng)各部件的運行情況。 當(dāng)車輛越過一個減速帶時， “嗒” 一聲響， 液壓馬達停止了運轉(zhuǎn)， 但此時冷凝風(fēng)機運轉(zhuǎn)正常， 考慮到液壓馬達控制電磁閥與冷凝風(fēng)機是同一供電， 所以排除了溫控開關(guān)動作造成的結(jié)果。 打開側(cè)邊蓋， 觀察電磁閥， 發(fā)現(xiàn)它插頭上的發(fā)光二極管不亮， 但用手按下插頭， 發(fā)光二極管馬上點亮， 此時液壓馬達工作， 帶動壓縮機運轉(zhuǎn)。 用螺絲刀緊固好后， 空調(diào)系統(tǒng)恢復(fù)正常， 故障排除。 原因是電磁閥插頭松動，造成電磁閥線路接觸不良。

3.2.2 故障分析

造成空調(diào)冷氣間斷送出的原因主要有下列4種：①制冷劑內(nèi)有空氣； ②膨脹閥故障； ③溫控開關(guān)失效； ④線路接觸不良。 該車故障原因是線路接觸不良， 所以只有當(dāng)車輛運行顛簸時， 故障才出現(xiàn)。

3.2.3 故障小結(jié)

在診斷車輛故障時， 要多與駕駛員溝通， 掌握車輛故障出現(xiàn)的狀態(tài)， 對排除故障有很大的幫助。

3.3 案例3鼓風(fēng)機、 液壓馬達和冷凝器風(fēng)機都正常工作， 但空調(diào)無制冷效果。

3.3.1 故障診斷與排除

起動車輛， 打開空調(diào)， 首先檢查車輛空調(diào)系統(tǒng)工作壓力， 用空調(diào)壓力表測得高、 低壓值均為617kPa，此數(shù)值處于正常靜態(tài)壓力值范圍之內(nèi)， 說明壓縮機沒工作。 仔細觀察液壓馬達、 連接套和壓縮機運行狀態(tài)， 發(fā)現(xiàn)液壓馬達和連接套運行都正常， 但壓縮機的連接軸沒有跟隨著它們運轉(zhuǎn)。 拆開壓縮機， 取出連接套， 發(fā)現(xiàn)連接套內(nèi)齒全部損壞， 再用手旋轉(zhuǎn)壓縮機軸， 發(fā)現(xiàn)壓縮機已卡死。 更換新的連接套和壓縮機， 再加制冷劑， 空調(diào)制冷恢復(fù)， 故障排除。

3.3.2 故障分析

傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)壓縮機都是由發(fā)動機皮帶驅(qū)動， 用電磁離合器控制。 當(dāng)出現(xiàn)壓縮機卡死故障時， 皮帶會損壞飛出， 故障現(xiàn)象明顯。 而此類以液壓馬達驅(qū)動壓縮機的空調(diào)系統(tǒng)中， 連接套就相當(dāng)于皮帶的作用。 在進行這類故障排除時， 要仔細觀察液壓馬達、 連接套和壓縮機的運行狀態(tài)， 才能快速找到故障部位。

3.3.3 故障小結(jié)

連接套的作用是把液壓馬達的旋轉(zhuǎn)力矩傳遞給壓縮機， 作為中間連接裝置。 連接套一般選用紫銅或尼龍等較軟的材質(zhì)， 因為它同時還起到了對液壓馬達 （價格較昂貴） 的保護作用。 當(dāng)壓縮機卡死或空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)阻塞時， 液壓馬達帶動連接套， 因材質(zhì)軟， 連接套內(nèi)齒會很快磨掉， 使液壓馬達空負荷運轉(zhuǎn)， 而不會對它造成沖擊傷害。

3.4 案例4 空調(diào)系統(tǒng)不制冷， 液壓馬達運轉(zhuǎn)無力。

3.4.1 故障診斷與排除

起動車輛， 打開空調(diào)， 發(fā)現(xiàn)液壓馬達帶動壓縮機運轉(zhuǎn)慢， 用手握住連接套， 液壓馬達停止運轉(zhuǎn)。此時， 液壓系統(tǒng)并無泄漏， 由此判斷故障發(fā)生在液壓驅(qū)動裝置。 查看液壓馬達的控制原理圖， 再記錄相關(guān)數(shù)據(jù)， 決定診斷從源頭查起。 先檢測液壓泵的壓力， 怠速時40 Pa， 高速時最高才55 Pa。 這與標(biāo)準(zhǔn)值范圍 （120～150 Pa） 相差太遠。 可能的原因只有兩種： 一是液壓泵內(nèi)部損壞； 二是液壓系統(tǒng)卸壓造成。 因在液壓系統(tǒng)內(nèi)有個很重要的原則——“壓力取決于負荷”， 又由于液壓泵更換比較麻煩， 所以先從第2個原因查起。 從液壓泵過來就是控制電磁閥， 拆下閥座上的出油管時， 發(fā)現(xiàn)出油量很小，而拆下回油管時， 卻發(fā)現(xiàn)出油量非常大。 用萬用表檢查電磁閥供電和電阻值 （約20 Ω）， 都正常， 線圈得電后用螺絲刀試， 吸力也很強。 由此判斷是控制閥內(nèi)部閥芯損壞， 造成液壓系統(tǒng)卸壓。 更換新的控制閥體， 液壓馬達運轉(zhuǎn)正常， 故障排除。

3.4.2 故障分析

造成液壓馬達運轉(zhuǎn)無力的原因主要有以下5點：①油管泄漏； ②泵損壞或泄油； ③控制閥損壞或電磁線圈短路吸力不足； ④液壓馬達損壞或泄油； ⑤液壓系統(tǒng)堵塞。

3.4.3 故障小結(jié)

液壓傳動出現(xiàn)故障的原因較復(fù)雜， 而且液壓元件比較精密， 內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 故障原因查找比較困難。 所以遇到此類故障時， 先看其液壓原理圖， 再分析可能的原因， 查閱資料記錄相關(guān)數(shù)據(jù)， 如液壓馬達的最大轉(zhuǎn)速、 各測試點壓力值等。 診斷時， 思路要清晰， 分步驟進行。 可以從液壓系統(tǒng)動力源頭查起， 或反過來從執(zhí)行元件查起。 若條件允許， 也可采取總成件更換排除法。 注意： 液壓系統(tǒng)故障診斷過程中， 在更換管路或元件時， 要保持清潔， 避免油液污染造成系統(tǒng)堵塞。

4 結(jié)束語

應(yīng)用液壓馬達來驅(qū)動空調(diào)壓縮機的空調(diào)系統(tǒng)，制冷工況穩(wěn)定、 不受車速影響， 隨著液壓傳動技術(shù)的推廣， 越來越多的工程機械都采用這類新型空調(diào)系統(tǒng)， 如小雪花牌吊車?yán)渑照{(diào)、 徐工集團的QY25k5 （圖6） 等系列起重機上車操作室空調(diào)等。如果維修人員對其結(jié)構(gòu)、 液壓傳動原理及控制方式不熟悉， 往往會盲目診斷， 既費時又費工， 還可能造成故障擴大化。 汽車空調(diào)有時候制冷系統(tǒng)正常， 而制冷效果較差， 其真正的故障可能在它的液壓傳動系統(tǒng)。