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汽車管路的設(shè)計和研發(fā)

  


汽車管路分類




1、按照工藝分類


按照工藝可以分為兩類:

1)一類為非成型管。長度一定,有一定形狀,材料特性各異,在數(shù)模布置時難以反映實際安裝狀態(tài)。非成型管具有工藝簡單,加工方便等優(yōu)點;

2)另一類為成型管。成型管是通過模具成型,在管路布置中,成型管布置簡單,但開發(fā)生產(chǎn)成本高。





2、按照汽車系統(tǒng)功能分類






汽車管路外觀質(zhì)量


整車管路外觀質(zhì)量的高低會直接影響發(fā)動機艙外觀質(zhì)量。發(fā)動機艙管路布置過程中需要從整體一致性,管路和線束的整齊度,顏色和皮紋的整體協(xié)調(diào)性,零部件和周邊鈑金的集成性等內(nèi)容對管路進行優(yōu)化和改善。





整車管路布置質(zhì)量驗證

管路相關(guān)的試驗一般分為3類:


1、管路本身的各項性能試驗。主要是為了驗證零件是否滿足設(shè)計標準。

2、整車臺架試驗。主要目的是為了驗證整車懸架在物理極限情況下(如全轉(zhuǎn)向******上、下跳)管路的運動情況,以彌補道路試驗無法達到的極限狀態(tài);


3、整車道路試驗,可靠性試驗。最能反映管路常會遇到的工況。在試驗開始、試驗過程中和試驗結(jié)束三個階段都要對整車管路進行全方位的評估和記錄,形成整車管路數(shù)據(jù)庫,形成指導(dǎo)經(jīng)驗并提供支持給后續(xù)的項目開發(fā)。






汽車空調(diào)管路設(shè)計




1、空調(diào)管路作用


空調(diào)管路連接起壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥四大空調(diào)系統(tǒng)部件,形成一個封閉的系統(tǒng),制冷劑在其中循環(huán)流動。


圖一為管路示意圖,圖二為臺架實物圖。


2、空調(diào)管路分類


1)按壓力分類

A、高壓管:壓縮機到膨脹閥之間的汽車空調(diào)管路(紅色);

B、低壓管:膨脹閥到壓縮機之間的空調(diào)管路(藍色)。

2)按制冷劑狀態(tài)分類

A、氣態(tài)管:管路中制冷劑狀態(tài)為氣態(tài);

B、液態(tài)管:管路中制冷劑狀態(tài)為液態(tài)。



3、空調(diào)管路構(gòu)成


1)鋁管、膠管及管接頭

三者連為一體用來連接空調(diào)系統(tǒng)各部件。

2)管接頭及O型圈

管接頭的作用是用來連接空調(diào)管路和系統(tǒng)各部件。O型圈的作用是對管接頭部位進行密封。

3)管夾

管夾的作用是固定空調(diào)管路于車身,使兩者不產(chǎn)生相對運動,防止管路振動與周邊件產(chǎn)生干涉以及導(dǎo)致接頭處制冷劑泄漏。





管路制造工藝

1、制造工藝流程




2、管路工藝的局限性


做管路數(shù)據(jù)的時候需要注意以下幾點:

1)鋁管的彎曲半徑均為R15/20,一般為管路外徑的1.5倍。

2)管路中心線最短的直線長度要求大于20mm,該長度主要是受如下因素限制:

      A、彎管模具的厚度限制。如果長度太短,在彎管的時候管路可能會碰到彎管機從而導(dǎo)致管路有損傷變形;

      B、沿鋁管中心線方向切點到扣管的最小距離應(yīng)大于16mm,在扣管方向上不應(yīng)有其他部件影響扣管工藝。

3)鐓頭端最短直線長度為20mm,該值根據(jù)管徑不同而稍有不同。





管路的設(shè)計開發(fā)


管路設(shè)計開發(fā)包括零部件選型和管路布置兩部分。


1、管路部件選型


1)鋁管

空調(diào)管路三大類型管路組成(鋁管、膠管及管接頭),針對不同類型的管路,在鋁管選擇上是不同的。

鋁管型號主要有10*1.25、12*1.5、16*1.75,管徑越大,對應(yīng)的管壁也應(yīng)越厚。



2)膠管

A、膠管的作用

膠管在管路主要起以下兩個作用:

a、方便車間裝配,留有裝配余量,可適量拉扯;

b、用于與壓縮機相連的管路,緩沖發(fā)動機帶來的振動。

B、膠管的成本

膠管的成本在管路總成成本中比重較大。

C、膠管特性

使用的膠管越軟,噪音越小,價格越貴。



3)扣管

扣管的大致尺寸可參考如下:16*34、20*34、25*34。


4)密封圈及密封方式

目前常用的O型圈密封,根據(jù)O型圈的壓縮方向,其密封方式分為軸向和徑向密封。

徑向密封方式相對于軸向密封方式有以下幾個優(yōu)點:

A、O型圈的密封方向垂直于配合零部件的接觸面,密封方式穩(wěn)定有效,軸向密封如安裝時稍有不慎,緊固時有少量歪斜,易產(chǎn)生密封不嚴或?qū)型圈擠壞的問題。

B、O型圈不易脫落,在內(nèi)槽內(nèi)。


軸向密封


徑向密封


5)管接頭

管接頭起著連接兩個制冷元件的作用。

A、壓板

壓板應(yīng)用較多,結(jié)構(gòu)簡單且在車間安裝便利,根據(jù)密封方式可分為軸向及徑向密封方式壓板。

B、螺紋接頭具有成本優(yōu)勢,但緊固不方便,還容易造成管路的狀態(tài)不穩(wěn)定。




6)壓力開關(guān)

壓力開關(guān)有兩態(tài)和三態(tài)之分,三態(tài)壓力開關(guān)會在制冷劑壓力小于等于0.12Mpa和3.2Mpa以上時,實現(xiàn)低壓、高壓保護,在制冷劑壓力介于0.24Mpa和3.2Mpa時,壓縮機正常運轉(zhuǎn)。



2、空調(diào)管路布置



1)作用與條件

空調(diào)管路在空調(diào)系統(tǒng)中起著運輸制冷劑的作用,因此一個好的空調(diào)管路布置,同時應(yīng)具備以下幾點:

A、管路可靠性好,保證制冷劑不泄漏。

B、滿足NVH的要求,不帶來附加的振動及噪音。

C、成本最優(yōu)化。

D、整體外觀盡量做到美觀。


2)管路的可靠性

影響管路可靠性主要有以下幾個原因:

A、鋁管或膠管被周邊件磨損;

B、鋁管或膠管由于發(fā)動機的振動斷裂;

C、膠管處溫度過高而損壞;

為避免管路被周邊件磨損,在管路布置的時候應(yīng)該留出合理的間隙,由于汽車是一個運動的產(chǎn)品,因此該間隙要包括靜態(tài)間隙和動態(tài)間隙,靜態(tài)間隙是指兩個振動很小的物體之間的間隙,比如前大燈與冷凝器,曾發(fā)起管路或車身與冷凝器—蒸發(fā)器管路,建議保持在15mm以上,如間隙過小,則需要在距離近的管路上包裹海綿,熱縮管或波紋管。由于發(fā)動機在工作的時候會振動,因此與壓縮機相連的兩個管路需考慮動態(tài)問題,比如壓塑機進出口的膠管和風(fēng)扇,皮帶的間隙,如果間隙太小的話,發(fā)動機向前振動會導(dǎo)致空調(diào)管路和其它部件發(fā)生干涉,所以動態(tài)間隙的要求比靜態(tài)間隙的要求嚴格,一般要求在20mm以上。


3)管路的振動和噪音

空調(diào)管路的振動主要以下幾點造成:

A、管路與相連部件的固定方式:管路固定支架需帶橡膠墊,避免出現(xiàn)剛性連接。如果使用塑料管夾,最好也要有橡膠墊。

B、管路膠管型號的選擇:低壓管路膠管可以選擇全橡膠管,由于全橡膠管比較軟,可以較好的吸收振動并較小該管路的噪音。

C、管路布置產(chǎn)生的噪音:為了建校空調(diào)管路產(chǎn)生的噪音,管路盡可能布置得短而直,還可以減少制冷劑的充注量。


4)管路成本優(yōu)化

管路在布置過程中需要考慮成本因素,主要有以下幾點:

A、管路在滿足布置要求的前提下盡可能短些,畢竟節(jié)省材料,在總長度不能減短的前提下,可以適當(dāng)把膠管減短,因膠管成本較高。

B、在布置過程中要考慮匹配不同的動力總成,盡量做到通用,這樣在備件庫中可以減少管路的種類,節(jié)省庫存空間及管理費用,即使不能全部沿用,也盡可能讓鋁管部分做成沿用件,這樣可以方便廠家少開一部分管路工裝,節(jié)省開發(fā)費用。



5)管路的試裝驗證及評審

A、管路的檢驗:管路在裝車之前要經(jīng)過校驗,確保沒有問題之后才能裝車,如果不符合要求,則需要廠家重新做件,直到合格為止,另外要求廠家附帶三坐標檢測報告等。

B、管路的試裝及評審

管路經(jīng)過檢驗沒有問題之后,便可以進行試裝,前期的試裝一定要跟蹤裝車過程,因為隨時都可能有意想不到的情況發(fā)生,之前已經(jīng)確保自己件沒有問題的,就要檢查管路和別的件的間隙情況,然后和數(shù)模上的間隙對比,找到問題的原因所在。然后找相關(guān)工程師解決問題。






管路的布置數(shù)據(jù)設(shè)計方法

1、3D管路數(shù)據(jù)設(shè)計步驟


A、提取管路接口軸線:以測量提取方式,或直接編輯方式提取管路接口軸線。

B、建立初步管路:根據(jù)管路連接關(guān)系,將配對的管接口連接起來,然后附以管徑生成初步管路。

C、插入管路固定點:在管路路徑上選取固定點位置,加入管夾模型即可。

D、調(diào)整管路至滿足布置要求:選取管路彎折控制點,指定彎管半徑方式,逐步完善管路數(shù)據(jù)。



2、空調(diào)管路布置區(qū)域


為了保證空調(diào)管路裝配性、維修性、冷媒加注操作方便性、美觀性、空調(diào)管路通常布置在靠近縱梁的區(qū)域,如圖中綠色管路。



2、空調(diào)管路布置要求


1)基本功能

A、硬管在轉(zhuǎn)彎處其轉(zhuǎn)彎角必須大于90度;

B、彎曲半徑為管路止境的1.5—2.0倍;

C、彎管最小直線段應(yīng)保證大于或等于15mm;

D、軟管與硬管接頭大于35mm。


2)美觀性

A、管路盡量布置在隱藏空間,利于壓力板、大燈、前上構(gòu)件遮擋;

B、直接裸露部分盡量遵守橫平豎直的原則。



3)基本間隙


4)隔振

A、空調(diào)硬管與壓縮機連接時,采用軟管連接;

B、由于發(fā)動機是運動件,防止振動脫落,振動余量大于發(fā)動機運動量。


5)防水、防泥

三態(tài)壓力開關(guān)或傳感器開口朝下,避免雨水進入插接件。


6)防磨

空調(diào)管在穿過洞口或繞過銳角處或安全間隙無法保證時,必須在管路外加保護套,避免磨損。


7)熱害

軟管無法避免高溫區(qū)域,增加鋁箔隔熱。



8)固定

A、硬管兩固定點之間的距離必須大于100mm,同時須小于400mm;

B、盡量避免在空調(diào)軟管上增加固定點。




9)NVH

防止管路噪音,振動通過車身,前壁板附身到車內(nèi),在前壁板、管夾及管卡固定處增加橡膠軟墊。


10安裝維修

A、冷媒的加注空間;

B、空調(diào)管路的總裝裝配空間。



汽車管路的設(shè)計與開發(fā)在整車的開發(fā)過程中往往被忽略其重要性,但由于管路與底盤、動力、空調(diào)、等專業(yè)都有著千絲萬縷的關(guān)系,其重要性不言而喻,它是各個總成系統(tǒng)能夠高效運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵零件。