客车新型空气散热器设计的“避重就轻”

　　1=Gulim摘要介绍了利用对比法对新型冷凝器的设计过程及实验论证结果，为避开难点，拓新思路进行产品设计提供了范例。

　　制动系统对于汽车来说至关重要，作为技术人员不应该放过制动系统出现的每个问。客车的制动系统大部分是气制动，作为提供动力的压缩空气，其运行路线是从动力源压缩机干燥器储气筒制动气缸。根据能量守衡定律，压缩机对空气做功会使压缩空气温度迅速升高，据测算般可达到1笥摇8呶碌难顾蹩掌，诮，肭г锲髦，氨匦虢，薪滴潞妥畲笙薅鹊囟运，羝，欣淠，裨蚧，出现干燥器不能很好对压缩空气进行气水分离，而且高温的压缩空气也会影响干燥剂的使用性能，对去除杂质和保证干燥器的使用寿命都有直接的影响。如果大量没有充分进行气水分离的压缩空气进人管路和储气筒而残留下来，在冬季会出现结冰现象，严重时将造成管路阻塞而使汽车丧失制动性能。同时，压缩空气带有的水汽也会对管路阀体和制动气缸造成定影响，出现锈蚀等现象，降低它们的使用寿命，极大地影响制动性能。目前，常的解决方案是对从压缩机出来的压缩空气在进人干燥器之前通过圆盘式散热器进行冷却，这种解决方案的原理是将铜制空气管路延长，般至少达6，然后绕成3，4圈用管夹固定在车架上，以此达到规定的冷却效果，经过装车及客户使用的情况看，这样做存在以下4方面缺点管路经过缠绕后占用空间较大，不利于客车底盘布置，经常发生与其他总成干涉现象。

　　圆盘式散热器难于固定，在汽车行驶中，圆盘式散热器如果稍有松动就会产生振动造成管子磨损，严重时会导致管子破裂漏气。

　　由于布置空间的局限，圆盘式散热器的空气管路长度有时达不到61.如果是大功率的气泵，即使长度达到61多，其散热效果也不能令人满意，在冬季或空气湿度大时会出现冷却不充分结冰等现象，严重时还会造成铜管变形。

　　作为专业底盘生产厂家，展给客户的是客车底盘的整体结构，缠绕的管路也极大地影响了美观。

　　基于以上原因，开始着手研究对这样的散热形式进行改进或采用。种更好的散热装置来替代。从以往产品设计的方法来看，都是正面攻克，按部就班的进行。而对于新型空气散热器的设计，由于正面进行难点多，分析复杂，就研究避重就轻，利用成熟产品，另辟新径，采用对比的方法很好地解决了这个问。

　　1根据圆盘式散热器的行使功能，寻找与其具有类似功能的装置进行对比分析，探讨新设计思路的可行性新散热器设计主要基于以下3点设想针对原散热装置体积大，不易布置，易产生受迫振动，易磨损等缺点构思。

　　设计的新产品在散热功能上应高尸现有的圆盘式散热器的散热能力。

　　大限度地利用现有材料，节约成本。

　　从这3点出发，首先研究比较了其他形式散热器的原理构造形状和对现有材料的利用，通过对散热功能的对比找到了突破口，决定参照发动机散热器进行设计，因为发动机散热器具备实验条件和经过实验得来的接近真实情况的计算公式。但所要设计的散热器与发动机散热器不同的是，发动机散热器是以流动的空气对温水进行降温，而新设计的空气散热器是对管路中的压缩空气进行冷却，散热介质为流动空气。发动机散热器的散热不仅利用汽车在行驶过程中所形成的流动空气，更主要是风扇起到了很大的作用。而新设计的散热器不可能再加上风扇这样复杂的辅助装置，只能依靠汽车在行驶中所形成的流动空气进行散热。由于所设计的产品与发动机散热器相比承担的散热量要小得多，所以如果设计合理是可以达到要求的。若采用发动机散热器的管片式结构，既可增大散热器的散热面积，又可以减少占用空间，有利7底盘布置及散热器的固定，工艺相对也不复杂。

　　对于材料的选择。根据散热器生产厂家提供的资料分析，芯子采用了外径为8mm，壁厚l1m的铜管，散热片采用铝片。

　　2确定参数，进行计算，从理论上验证设计的可行性对于压缩空气的散热，计算分析复杂，难度很大，结果偏差也较大，并且也缺乏对压缩空气加热进行实验的设备。经过仔细分析。决定利用发动机散热器的设计计算方法对圆盘式散热器和所设计的空气散热器进行对比计算，如果所设计的散热器的散热能力高于圆盘式散热器的散热能力，那么就从理论上证明了设计的可行性。经过研究现有材料和布置情况，对形状尺寸等各个参数进行了预先设定，将其与圆盘式散热器进行对比计算。在计算时省略了发动机散热器计算过程中的许多烦琐过程，只利用计算散热量的经验公式，并进行适当的系数修正，以保证接近真实情况。

　　2.1新型空气散热器的散热能力计算2.1.1预设参数根据本厂客车底盘的布置空间综合统汁，充分利用现有材料，新型空气散热器的尺寸设定如下0.89171；散热片数量394片；冷却管尺寸外径8，壁厚；冷却管根数14口型；冷却管管距根据经验公式，散热器散热系统尺是个变量，与空气流速密度水管中冷却液流速芯部结构材料厚度加工装配质量焊接等诸多因素有关，其中空气流速是影响尺的主要原因，提高，传热系数尺增大。水流初速选定为，灰=0.0032 13，质量风速为7.62412，理论空气流量为343 2.1.2散热量的计算利用以下公式进行散热量的计算由于散热器在使用过程中，因面沾附尘土和杂质以及其他原因将造成散热能力下降，所以有计算圆盘式散热器散热能力时，为了便于比较，设定其散热条件和新型散热器的预设条件相同。

　　计算时将铜管看成长度为未知，宽5，厚的铜条，两侧有不同温度的流动介质空气和水。由于铜管的空气阻力小，对空气流速影响小，当然管径比设计的空气散热器芯子总的管径小，其散热系数大于设计的空气散热器。这里尺可以取极大值0.71评爪。贝1圆盘式散热器选取的管长般为6，8 1而设计的新型空气散热器的散热能力则相当于管长近29！的圆盘式散热器。对比可知，在相同散热条件下新设计的空气散热器的散热能力远好亍圆盘式散3实验验证散热性能为了验证新型散热器的散热能力，对制造完成的两个成品分别进行了两组不同实验条件下的散热性能实验和压力实验。

　　3.1散热性能的实验暖风风洞实验台。性能实验结果样品实验工况标准散热量kW风阻1号2号从1实验数据看，该产品具有很好的散热能力。

　　3.2压力实验压力实验结果打压2MPa无泄漏。由于空气管路内的压强般大只有0.8MPa，因此新型散热器在强度上保证了安全可靠。

　　后，将成品在本厂的客车底盘上进行了测试，结果令人满意。散热能力相对于原散热装置大幅提高，从手触温度看要比原来的散热结构好得多，更没有原来的发热现象。同时，新型空气散热器占用空间只有原来散热装置的13，12，且安装方便，固定牢靠。从整体效果看，不仅增强了美观度，而且消除了圆盘式散热器的原有缺点。

　　新型空气散热器的布置方式对其散热效果有很大影响，迎风面积愈大散热效果愈好。因此，在布置，132，时应尽量使其迎风面积接近大值。

　　空气散热器在车上的安装情况1.

　　4结论新型空气散热器在设计思路上没有单纯的从降低压缩空气的温度出发，而是利用对比相同功能的产品，对比原产品功能进行设计计算。这样做的好处是利用了原有的成熟产品，做到有据可依，避免了对压缩空气受热情况的复杂分析和计算误差大的缺点。事实证明，避重就轻的设计思路不失为种行之有效的方法，可以应用到产品设计的很多方面。新型空气散热器与原来的圆管盘式冷却系统相比散热效果好，结构美观，提了制动系统的安全系数。当然，由于考虑了成本及整1安装后的空气散热器车的布置而预先设定了参数，所设计的散热器不定是佳的，需要在今后进步改进。目前，该散热器已在我厂客车底盘上推广使用。