試論汽車空調壓縮機活塞的設計制造

桂林技師學院 張桂

引言

伴隨著社會經(jīng)濟以及科學技術的不斷發(fā)展，汽車已然成為人們生產(chǎn)生活中的一個重要的工具，出現(xiàn)了各種類型的汽車，其數(shù)量也在飛速增長，獲得越來越廣泛的應用。在整個汽車構造中，汽車空調制冷系統(tǒng)是一個重要的組成部分。汽車空調制冷系統(tǒng)，對于提升與確保汽車系統(tǒng)功能的完整性以及使用的舒適性等，都有著非常重要的作用。當然要想汽車空調系統(tǒng)穩(wěn)定而有效運行狀態(tài)的實現(xiàn)，空調壓縮機活塞的就必須具備良好性能和質量。換言之，對于整個汽車空調運行系統(tǒng)而言，空調壓縮機的活塞性能及工況尤為關鍵，發(fā)揮著極其重要的作用。那么，就需要探究汽車空調壓縮機活塞有效的設計制造方法，同時就其常見易發(fā)的故障提出可行的處理措施。

1 汽車空調壓縮機活塞的工作原理

在汽車空調壓縮機工作過程當中，要將車內外氣體進行不斷的轉換，為了實現(xiàn)這種內外空氣的交換，就依賴于一套動力裝置。其中，空調壓縮機活塞，就是這一動力系統(tǒng)裝置的核心部件。

具體來講，汽車空調運行使得汽車內外空氣交換與流動的過程，以達到制冷降溫的目的。當然在此過程中，空氣的流動對傳感器構成附帶影響，對傳感器而言生成外部信號，然后借助整個空調系統(tǒng)的中央控制單元來就信息進行處理，包括對信號的收集、分析及計算等。之后，再針對性實施對空調壓縮機主軸旋轉的控制，以此來帶動斜板旋轉的同時，推動活塞軸運動，帶動曲柄連桿機構發(fā)生相應轉動。期間，飛輪轉動產(chǎn)生了功率，同時傳遞一定的扭矩，進而帶動空調壓縮機及其內部各零件運轉起來。

2 汽車空調壓縮機活塞的設計制造

壓縮機活塞，作為汽車空調壓縮機結構中的一個核心部件，經(jīng)歷了幾十年的研發(fā)與實踐，不同的變化、發(fā)展及改進。追求更加平穩(wěn)、及時的汽車空調壓縮機工作狀態(tài)，是核心目標和重要原則，以此為指導人們對汽車空調壓縮機活塞進行了多樣化的研發(fā)設計，特別是其形狀及體積等，歷經(jīng)了諸多的改變，所輸出的壓力和轉速也更大、更高，最終使得壓縮機工作部件獲得了更多的功率。當然，需要特別強調的是，伴隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展，汽車空調中的活塞等零部件的質量也越來越高，一些耦合件的精密也更高。這樣一來，都能夠確?；钊诠ぷ髦蝎@得更大動力?？梢哉f，汽車空調壓縮機活塞設計制造的發(fā)展歷程，也反映出科學技術不斷發(fā)展的過程。新時期，伴隨著科學技術的快速發(fā)展，汽車空調壓縮機活塞的設計制造也有了新的發(fā)展?？傮w來講，我們可以從活塞零部件設計和與活塞工作相匹配的零部件設計兩方面來進行分析如下。

3 活塞零部件設計

汽車空調壓縮件活塞，是壓縮機系統(tǒng)結構中的一個體積很小的耦合件，盡管它體積小，但是其功能作用卻很大，可以說在壓縮機正常工作中扮演著重要角色。在汽車空調運轉過程中，壓縮機活塞的轉速非?？?，做高速的往復運動。在此過程當中，活塞的工作環(huán)境相對較為惡劣，要承受非常大的機械與溫度負荷。對此，要強化活塞零部件的設計，以保證實現(xiàn)更好地質量與性能。

具體來講，活塞零部件設計要尤為關注好兩點關鍵內容，一要選好材料，二要優(yōu)化結構。首先，就選好材料來講，要高度注重對活塞相匹配零部件的選材。盡量選取那些質量較輕而強度較高的材料，這也是新時期現(xiàn)代化活塞設計理念的一個核心追求，也是進一步延長空調壓縮機活塞使用壽命的一個有效辦法。除此以外，在活塞的材料選擇上，還要注重多元特征及優(yōu)勢條件的相結合，比如當溫度發(fā)生變化的時候，相關材料的受影響變化程度小，尺寸、形狀變化較小，熱膨脹系數(shù)較小以及比重較小，同時還要具備良好的減磨性和熱強度的優(yōu)勢性、顯著性特征。只有這樣，才能夠更好地確?；钊|量的同時，使耦合件之間始終保持最小的間隙，進一步減低摩擦因素，進而避免以此而產(chǎn)生的大量的熱量，優(yōu)化做工環(huán)境。

另外，就結構優(yōu)化而言，要充分認識到的是，不同的材料耐熱程度不同，加上活塞本身不同的位置受熱程度也不同。由此，我們在設計活塞結構的過程中，要就其工作環(huán)境對零部件的綜合影響予以充分考量，進而就活塞結構加以不斷優(yōu)化。

4 配套零件的設計

縱觀整個汽車空調壓縮機的工作過程，需要將大量的熱空氣散發(fā)出去。而在此過程當中，就需要通過活塞的往復式運動轉變?yōu)槠渌嗥ヅ淞慵钠渌问降倪\動，以此來把功率和動力以最大限度傳遞出去。可以說，相配套零件的設計同樣關鍵，同樣能夠決定整個系統(tǒng)的性能及質量。當然，與汽車空調壓縮機活塞相匹配的零件有很多，其中比較重要的如冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)。

首先，就冷卻系統(tǒng)來講，基于冷卻系統(tǒng)，采用如油冷、水冷等諸多形式方法，將多余的熱量及時而有效地散發(fā)，以此來使活塞運轉始終能夠處于一個正常的溫度范圍內，確保活塞的穩(wěn)定有效運行。當然，不同的冷卻形式的優(yōu)劣勢也有所不同。其中，油冷的優(yōu)勢在于使用壽命較長，能夠瞬時調節(jié)活塞溫度，溫度控制能力較好；劣勢則在于成本較高，冷卻的效率較為不足。那么，水冷的優(yōu)劣勢也同樣存在，優(yōu)勢就是成本較低，而且也能夠取得較為良好的冷卻效率；劣勢就是很容易發(fā)生故障或水流受阻，導致水冷循環(huán)停滯影響散熱效果。

另外，就潤滑系統(tǒng)來講，其有潤滑的效果和目的，旨在降低活塞運動過程中的摩擦，以此來保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行的同時，達到進一步延長活塞使用壽命的目標。需要特別強調的是，在設計潤滑系統(tǒng)的時候，為了能夠使活塞及其相匹配零部件都能夠得到充分潤滑，還要針對性地去優(yōu)化油路的設計。當然，如果能夠在保證潤滑功能作用實現(xiàn)的同時，能夠吸收活塞運動過程中所產(chǎn)生的一定熱量，以此來進一步改善活塞的工作環(huán)境，這是我們追求實現(xiàn)的更高的設計成果。

5 汽車空調壓縮機活塞的常見故障及解決方案

基于上文我們對活塞零部件及其配套零件設計制造的分析，可以看出這兩部分結構及相關設計制造是影響甚至決定整個壓縮機工作是否穩(wěn)定、有效進行的關鍵。結合現(xiàn)實觀察來看，汽車空調壓縮機活塞的常見故障也基本都源自于這兩個部分。那么，我們就需要具體問題具體分析，結合對常見故障的分析，來找出原因，制定解決方案。

5.1 活塞的機械故障

正如上文所述，空調壓縮機活塞通過做高速的往復運動過程中，既可能會有摩擦損耗，也能夠產(chǎn)生大量的熱量，加上內部各類機油及化學物品的影響等，可以說活塞的工作條件及環(huán)境比較惡劣。相對應來講，也就很容易引發(fā)一些機械的故障。

具體來講，比較常見的如活塞在工作室被卡死，這種情況是比較嚴重的，能夠對活塞本身及整個工作室造成巨大的破壞，直接導致汽車空調壓縮機不能正常工作，空調作用得不到有效發(fā)揮。情況嚴重的，如沖擊比較嚴重，還很有可能引發(fā)空調壓縮機起火。當然，由于很多汽車駕駛者并不具備專業(yè)的知識與技能，對這種情況并不能夠及時發(fā)現(xiàn)，那么會對車內及車外人員的人身安全構成威脅與影響。造成該故障問題出現(xiàn)的原因，也有很多。比如出廠前的裝配中，由于工作人員疏忽，活塞安裝精度不達標，不能夠滿足使用要求；使用者在使用汽車空調過程中違規(guī)操作，未按說明書上的方法來進行；最后就是對汽車的保養(yǎng)不及時，不到位，汽車空調壓縮機工作環(huán)境越發(fā)惡劣，進而引發(fā)機械故障的發(fā)生。為了盡量避免與減少活塞機械故障的發(fā)生，就必須要引起足夠的警惕，針對上述常見故障的發(fā)生原因加以針對性改進。從出廠前到使用的整個過程，都要嚴格按照規(guī)范要求來進行。

5.2 配套部件的故障

配套部件發(fā)生故障的情況也比較多，比如汽車空調中壓縮機潤滑油別泄露至活塞工作室當中，在室內工作環(huán)境的影響作用之下，輕則影響活塞導致不能正常工作，重則會導致工作室爆炸。除此以外，活塞與零部件之間的傳動系統(tǒng)有時也會出現(xiàn)卡死或由于磨損而脫落的情況，這樣會導致活塞工作效率低下，缺乏足夠的動力去帶動壓縮機運轉，使得空調系統(tǒng)無法發(fā)揮出良好的性能。對此，針對壓縮機活塞及相關配套部件，從選材到設計制造，都要充分考慮各種因素，進而加以有效強化處理。及時發(fā)現(xiàn)并處理問題，定期保養(yǎng)，以減少故障發(fā)生，確保良好的工作性能。

總而言之，要保證汽車空調系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、有效性以及安全性，就必須要不斷提升空調壓縮機活塞的質量及性能，充分利用其工作原理，認真分析各種故障，以有效的設計與制造，來確保汽車空調系統(tǒng)的功能發(fā)揮及正常使用。