客運車輛空調(diào)壓縮機支架座的升級改造與應用

摘要：為了避免空調(diào)壓縮機支架座的固定螺栓頻繁因金屬疲勞而斷裂，對它的整體結構進行了改動，從而優(yōu)化它的整體強度。通過分析它的功能，確定它的性能需求，明確其結構組成上的部件，最后對其升級改造。經(jīng)過升級改造后的空調(diào)支架座，整體強度明顯增加，為車輛空調(diào)壓縮機提供穩(wěn)定的支撐。減振裝置能夠過濾大部分的沖擊載荷，避免了固定螺栓因金屬疲勞而斷裂，實現(xiàn)支架座與車身能夠可靠的連接，從而穩(wěn)定承托空調(diào)壓縮機機體。

關鍵詞：空調(diào)壓縮機;支架座;緊固螺栓;單自由度;減振裝置

中圖分類號：U469 文獻標識碼：A

0引言

車輛原空調(diào)壓縮機支架座采用的是懸臂梁結構，支架座與發(fā)動機缸體是通過6支直徑為10mm的螺栓連接固定，空調(diào)壓縮機與支架座是通過4支直徑為10mm的螺栓連接固定?？照{(diào)壓縮機動力皮帶依靠一個皮帶張緊輪實現(xiàn)皮帶的預緊。

由于該車輛空調(diào)壓縮機支架座彎梁與發(fā)動機機體的連接螺栓頻繁因金屬疲勞出現(xiàn)斷裂的情況，為了在根本上改善這一狀況，故對原車空調(diào)壓縮機支架座進行升級改造。

1原支架座的影響與連接螺栓斷裂的原因分析

當使用原支架座時，空調(diào)壓縮機驅(qū)動皮帶通過安裝皮帶張緊輪實現(xiàn)預緊功能，但是皮帶張緊輪并不能吸收空調(diào)壓縮機起動或關閉時的瞬時沖擊。經(jīng)過分析，原支架座是采用懸臂梁的形式，它的固定螺栓需要承受支架座自重以及空調(diào)壓縮機總成的重力，需要承受動力皮帶傳遞的拉力與彎矩，需要承受車身振動的瞬時沖擊等。而且支架座與發(fā)動機機體的固定螺栓剛好處于應力集中的區(qū)域，固定螺栓極其容易因為金屬疲勞而斷裂。

由于沒有配備適當?shù)臏p振緩;中裝置，當車輛發(fā)動機起動并帶動皮帶輪組轉動，會產(chǎn)生極大的瞬時沖擊力，并直接作用在空調(diào)壓縮機皮帶輪。此時，曲軸軸承以及相關聯(lián)的固定螺栓，都會受到很大瞬時;中擊，損害相當大，加快了固定螺栓的金屬疲勞速度。

2升級改造后的空調(diào)壓縮機支架座性能分析

改造升級后的空調(diào)壓縮機支架座實物如圖1所示。其組成部分包括：上翹板、轉軸、軸座、下底板、彈簧組以及相應的固定螺栓。該支架座采用的是鉸接結構形式，上翹板能夠繞轉軸左右轉動30°，并與空調(diào)壓縮機通過4組固定螺栓進行固定。

上翹板通過轉軸與軸座相連，其中靠近空調(diào)壓縮機皮帶端并列安裝2個軸座。因為該處承受皮帶的拉力和彎矩，并列安裝2個軸座能改善軸座與轉軸接觸面的受力條件，增加整體強度。軸座用螺栓（每個軸座需要4組固定螺栓）安裝固定在下底板。支架座可以通過調(diào)整安裝位置，或者調(diào)整空調(diào)壓縮機安裝位置，保持皮帶輪組處于一個平面內(nèi)。

同時考慮到功能需求，還設計增加了彈簧組減振裝置，兼顧減振以及皮帶組的預緊功能。對比原車皮帶輪組，減少使用皮帶張緊輪，整體的設計更加簡單實用，后期的維護保養(yǎng)也更加簡便，費用也相對減少。

2.1支架座的角度可調(diào)節(jié)

經(jīng)過升級改造的支架座，通過松緊支架座彈簧組壓緊螺母來調(diào)節(jié)支架座上翹板的角度（圖2），實現(xiàn)改變壓縮機皮帶輪以及發(fā)動機曲軸皮帶輪的中心距，為傳動皮帶的裝配以及更換提供可操作的空間。由于空調(diào)壓縮機是通過皮帶傳動的，必須設置預緊裝置，保證皮帶的張緊度，確保皮帶緊貼皮帶輪組并正常傳動。通過松緊支架座彈簧組壓緊螺母可以調(diào)節(jié)支架座彈簧伸縮量，從而間接調(diào)節(jié)皮帶的張緊度，保證皮帶平穩(wěn)可靠帶動空調(diào)壓縮機工作。

2.2支架座彈簧組的緩沖作用

支架座彈簧采用雙彈簧結構（大套?。?，2個彈簧的勁度系數(shù)（k）以及螺旋方向不一致，但自由高度（H）一致，以防止彈簧出現(xiàn)共振的情況，同時保證傳動皮帶張緊力穩(wěn)定在工作值，進而確保皮帶能夠可靠帶動空調(diào)壓縮機工作。

2.3空調(diào)壓縮機的重心偏置

空調(diào)壓縮機安裝固定在支架座上翹板時，空調(diào)壓縮機重心偏置在支架座轉軸的左側，使壓縮機與上翹板在僅受重力的情況下，圍繞轉軸傾向左側（圖3）。這時，空調(diào)壓縮機皮帶輪與發(fā)動機皮帶輪的中心距最小。當安裝好減振彈簧組時，不斷擰緊彈簧壓緊螺母，上翹板圍繞轉軸順時針轉動。

此時，上翹板相當于一個杠桿，轉軸為支點，壓縮機的重力作用于左端，向下;減振彈簧張力作用在右端，也是向下。上翹板在整個轉動過程，空調(diào)壓縮機重心始終偏置在支架座轉軸的左側，上翹板的右翼始終壓緊減振彈簧組。當上翹板順時針轉動到最大角度時，空調(diào)壓縮機皮帶輪與發(fā)動機皮帶輪的中心距最大。

依靠支架座彈簧組的緩;中作用，空調(diào)壓縮機曲軸以及軸封承受的交變載荷減少，使用壽命得以延長，大大降低了車輛空調(diào)系統(tǒng)的維修保養(yǎng)費用，提高了空調(diào)壓縮機運行的可靠性以及經(jīng)濟性，間接提高了公司的經(jīng)濟效益。

2.4三種情況下的支架座的受力分析

空調(diào)壓縮機是由車輛發(fā)動機直接通過皮帶輪組傳動的，車輛發(fā)動機皮帶輪的速度與空調(diào)壓縮機皮帶輪的線速度是一致的。車輛在不同的運行情況下，發(fā)動機的功率是變化的，而車輛發(fā)動機的轉速同樣隨著功率的變化而變化，空調(diào)壓縮機的實際運行轉速也是變化的。

（1）當發(fā)動機未起動時，支架座僅受靜力載荷，受到皮帶的拉力、彎矩作用，以及壓縮機的重力和減振彈簧組的彈力作用。

（2）當發(fā)動機運轉但未開啟空調(diào)系統(tǒng)時，空調(diào)壓縮機皮帶輪組空轉，但壓縮機不工作，支架座受到皮帶的拉力、彎矩，以及壓縮機的重力和減振彈簧組的彈力。此時由于發(fā)動機運轉的振動傳遞到支架座，支架座承受了多方向的振動。支架座通過翹板轉軸結構，利用減振彈簧組吸收豎直方向的振動。

（3）當發(fā)動機運轉并開啟空調(diào)系統(tǒng)時，壓縮機開始工作。由靜止到運轉的過程，皮帶的拉力會突然增加并傳遞到支架座上，使壓縮機與上翹板整體逆時針轉動一定的角度。支架座受到的皮帶拉力、彎矩以及壓縮機的重力和減振彈簧組的彈力更大。此時，發(fā)動機運轉的振動以及壓縮機工作的振動都會傳遞到支架座。支架座通過翹板轉軸結構，利用減振彈簧組吸收豎直方向的抖動。

通過分析，鉸接式支撐座比懸臂梁式支撐座能更好地滿足性能需求，可靠性更強，更加適宜用作客運車輛空調(diào)壓縮機支架座。

3結束語

通過對原車空調(diào)壓縮機支架座升級改造，改善了支架座的受力結構，同時減少皮帶漲緊輪使用，提高了空調(diào)壓縮機運行的穩(wěn)定性。對于客運車輛空調(diào)壓縮機支架座的選取，鉸接式支撐座比懸臂梁式支撐座能更好地滿足性能需求，可靠性更強。選取承受動載荷以及靜載荷的總成的載具時，應該考慮裝置運行時是否會產(chǎn)生振動，對應的載具應該具有緩沖裝置，用以減少對載具固定螺栓的應力。通過皮帶輪組傳動的總成，應該具備預緊以及調(diào)節(jié)皮帶輪之間中心距的裝置，而且要保證皮帶撓度值盡量小。