Автомобильный рынок становится все более конкурентным, и система кондиционирования воздуха является важнейшим компонентом автомобиля. В рамках этой системы трубопроводная сеть представляет собой незаменимый элемент ее развития, обеспечивая циркуляцию воздуха между вентилятором и компрессором, а также между испарителем и двигателем. В данной статье в основном описывается процесс разработки трубопроводов автомобильной системы кондиционирования воздуха.

Система кондиционирования воздуха является жизненно важным компонентом автомобиля, в первую очередь, обеспечивая комфортную среду в салоне за счет подачи теплого воздуха зимой и холодного воздуха летом. Как правило, система кондиционирования автомобиля включает в себя компрессор, электронно управляемую муфту, конденсатор, вентилятор, ресивер-осушитель, трубопроводы для хладагента, испаритель, расширительный клапан и хладагент. В новых энергетических автомобилях она может дополнительно включать в себя такие важные компоненты, как охладитель батареи, основная функция которого заключается в рассеивании тепла от аккумуляторного блока. Компрессор системы кондиционирования воздуха служит «сердцем» системы, повышая давление хладагента в трубопроводах для его сжижения и рассеивания тепла в конденсаторе, а также циркулируя хладагент по всей системе. Циркуляция хладагента в системе постоянно поглощает тепло из воздуха в салоне, обеспечивая охлаждение автомобиля. Каждый цикл работы хладагента включает четыре процесса: сжатие, конденсацию, дросселирование и испарение, как показано на рисунке 1. Нагрев в системе кондиционирования воздуха осуществляется в основном за счет тепла двигателя (в бензиновых автомобилях) или системы отопления с терморезистором PTC.

Хладагенты для систем кондиционирования воздуха служат рабочей средой в холодильном цикле, обеспечивая охлаждение за счет фазовых переходов, которые облегчают теплообмен. В связи с растущей обеспокоенностью по поводу воздействия на окружающую среду, наша компания в настоящее время использует два основных хладагента: R134a и R1234YF. R1234YF — это автомобильный хладагент для систем кондиционирования воздуха, обладающий нулевым потенциалом разрушения озонового слоя и низким потенциалом глобального потепления (ПГП). Он соответствует европейским нормам для автомобильных систем кондиционирования воздуха и обычно используется в моделях автомобилей, экспортируемых в Европейский Союз. Однако R1234YF имеет более высокую стоимость и классифицируется как опасное и взрывоопасное вещество.

Трубопроводы системы кондиционирования воздуха соединяют такие компоненты, как компрессор, конденсатор, испаритель и расширительный клапан, образуя замкнутую систему, по которой циркулирует хладагент. Типичная система кондиционирования воздуха включает три основных трубопровода: всасывающий трубопровод компрессора, нагнетательный трубопровод и нагнетательный трубопровод конденсатора. Трубопроводы системы кондиционирования воздуха можно классифицировать по материалу на медные трубки, алюминиевые трубки и резиновые шланги; по давлению на линии высокого и низкого давления; и по состоянию хладагента на газопроводы и линии жидкостного охлаждения. Трубопроводы автомобильных систем кондиционирования воздуха в основном состоят из алюминиевых трубок, фитингов (хомутов, соединителей, гаек и т. д.), резиновых шлангов системы кондиционирования, гофрированных трубок системы кондиционирования, заправочных патрубков и уплотнительных колец.

Для автомобильных систем кондиционирования воздуха используются различные типы соединителей, среди которых наиболее распространены резьбовые и зажимные соединения.

В местах, где трубопроводы проложены параллельно друг другу парами, отверстия для приварных гаек должны быть предусмотрены в соответствующих местах на внешней панели переднего корпуса. Трубопроводы должны быть закреплены с помощью нескольких трубных хомутов с фиксированными точками крепления, расположенными с интервалом 300 мм. На рисунке 3 показана сборка трубопровода высокого и низкого давления с использованием двух трубных хомутов.

Для крепления труб используются кабельные стяжки, как показано на рисунке 3. Отдельные дренажные трубы системы кондиционирования воздуха крепятся к патрубкам подачи и отвода горячей воды с помощью кабельных стяжек, которые служат для фиксации и стабилизации установки.

Технологический процесс обработки компонентов трубопроводов выглядит следующим образом: резка по длине, снятие заусенцев и закругление кромок, токарная обработка концов, обработка концов, токарная обработка канавок, снятие фаски и снятие заусенцев, проверка размеров концов, гибка, сверление, проверка размеров изгибов, предварительная очистка перед сваркой, установка гаек, сварка седел клапанов с прижимной пластиной, контроль сварных швов, послесварочная очистка, проверка результатов очистки, установка сердечников клапанов, маркировка, установка уплотнительных колец, упаковка в пластиковые пакеты, резка шлангов, сборка алюминиевых втулок, обжим, резка сильфонов, установка сильфонов, сборка алюминиевых втулок, обжим, проверка герметичности, общий осмотр. Необходимо обеспечить соответствие герметичности обработанных трубопроводов проектным требованиям.

Перед вводом в эксплуатацию трубопроводы системы кондиционирования воздуха должны пройти следующие испытания и показать удовлетворительные результаты.

1. Проверка на герметичность: Загерметизируйте один конец шланга, подсоедините другой конец к быстроразъемному уплотнительному соединению и заправьте систему сухим азотом под давлением 3–3,2 МПа через соединение. Погрузите шланг в водяную баню на 30–60 секунд. Проверка считается удовлетворительной, если пузырьки не наблюдаются.

2. Испытание на термостойкость: Согните шланг вокруг оправки диаметром в восемь раз превышающим номинальный внешний диаметр шланга. Поместите его в камеру с постоянной температурой (135±2)°C на 168 часов. Извлеките образец, охладите до комнатной температуры, снимите шланг и тщательно осмотрите его внешнюю поверхность на наличие видимых дефектов, таких как трещины. Затем создайте давление в шланге до 2,4 МПа и поддерживайте его в течение 5 минут. Проверьте на герметичность; отсутствие утечек считается положительным результатом.

3. Испытание на отрыв: Возьмите два шланговых узла с длиной открытого конца не менее 300 мм. Закрепите оба конца на машине для испытаний на растяжение и прикладывайте растягивающее усилие со скоростью (25±2) мм/мин до достижения заданного минимального усилия отрыва или до разрушения шланга. Усилие отрыва должно соответствовать следующим требованиям: - Для шлангов с номинальным диаметром менее 10 мм: минимальное усилие отрыва 1800 Н - Для шлангов диаметром от 10 до 12 мм: минимальное усилие отрыва 2500 Н - Для шлангов диаметром более 13 мм: минимальное усилие отрыва 2700 Н.

4. Испытание на разрыв: Установите шланг в сборе на стенд для испытаний под давлением. Заполните внутреннюю часть охлаждающей жидкостью, удалите весь воздух, затем равномерно создайте давление до 12 МПа в течение 30–60 секунд. Наблюдайте за наличием утечек или повреждений; если их нет, испытание пройдено.