客车空调淋雨试验室的设计

赵毅

摘要：淋雨试验方法是一种人工环境试验方法，它模拟的是受试设备在使用条件下遇到自然降雨或滴水环境因素后的影响。淋雨试验室主要由淋雨室、喷淋系统、吹干系统和控制系统等组成。本文介绍了客车空调淋雨试验室设计中的淋雨面积、淋雨强度、喷嘴参数等主要参数及设备设计和选型的依据，为客车空调在淋雨试验室设计的理论计算提供参考。

关键词：淋雨试验;客车空调;防雨密封性;设计

The design of the bus air conditioning rain lab.

  Zhao Yi

Gree Electric Appliances, Inc. of Zhuhai，Zhuhai Guangdong 519070

ABSTRACT：In the rain test method is a kind of artificial environment test method, it is simulated by the test equipment encountered in use under the condition of natural rainfall or drop of water environment factors. The shower room is composed mainly of rain room, spray system, dry system and control system. This paper introduces the design of passenger car air conditioning in the rain laboratory area in the rain, get wet in the rain intensity, the nozzle parameters and equipment design and selection of main parameters, such as the basis, get wet in the rain for passenger car air conditioning in the laboratory design to offer reference to the theoretical calculation.

KEY WORDS: In the rain test;bus air conditioning;waterproof sealing;design

1、引言

防雨密封性试验是客车出厂前必不可少的试验。所谓客车的防雨密封性是指客车处于静止状态，在规定的人工淋雨试验条件下，防止雨水进入车厢的能力。[1]良好的车身防雨密封性是驾驶员正常工作的条件和客货运输安全的保证。对于客车来说，更是舒适性的一项基本要求。

客车空调安装在客车的顶部，客车空调防雨密封性能直接影响客车整车的试验检测。因此，客车空调淋雨试验是生产不可缺少的检测环节，而客车空调淋雨实验室是进行这项工作的基础性设施。

2、淋雨试验室结构

淋雨试验室主要由淋雨室、喷淋系统、吹干系统、控制系统、板链输送等组成。

淋雨试验室的工作原理是通过电机驱动水泵，把水从储水池泵入主管路，经压力和流量调节进入包容受试设备表面的淋雨管路，水通过喷嘴以规定的降雨强度射向受试设备表面，达到喷淋时间后水泵自动停止工作。使用后的水被汇集流入储水池，过滤后循环使用。[2]

客车空调的淋雨工作流程：当检测光电感应到客车空调时，由控制系统中发出淋雨信号，电机驱动水泵从清水池中将水输送至适合客车空调受试面积的管道喷淋系统，并经过压力和流量调节，系统调整出适合标准要求的降雨量，通过喷嘴射向客车空调表面进行淋雨试验。喷射出的水顺着客车空调表面滴落到底部的排水沟，再汇集流入集水坑，经由排水管至沉淀池，经过数次沉淀过滤、去除杂物成为清水再由水泵输入喷淋系统。在淋雨末端设有吹干系统，使试件能够吹干工件表面上的水。

2.1、淋雨室

淋雨室为整体式结构，一般采用复合墙体结构，室体采用双面彩钢板，骨架用型钢焊接而成，并在连接缝处打密封胶，防止喷淋水的渗漏。淋雨室两侧设有玻璃窗，以供生产观察淋雨用，淋雨室内设置顶灯（要求防水、防潮），可供观察淋雨室内情况，顶灯要便于维修和更换，由于淋雨时会产生水雾，需在淋雨室设有排雾口，以满足观察需求。

2.2、喷淋系统

喷淋系统为循环过滤系统，产生模拟人工降雨，由水泵、过滤装置、回水槽、回水池、吸水池、管路及喷嘴等组成。喷淋水由水泵从水池泵出，经过滤器进入管路从喷嘴喷出，进回水槽流入回水池，通过回水池沉淀粗细过滤进入吸水池进行下一轮循环。

2.3、吹干系统

客车空调经过淋雨测试后，空调外部粘附许多的水分，这些水分给在后续检查、打包带来许多不良影响，完成淋雨测试后需对空调表面试验水进行吹干，保证空调清洁。吹干形式有冷风、热风两种。淋雨试验室采用强冷风结构，其原理是当气流速度达到一定程度（25m/s以上）时，使空调上的水形成水雾脱离空调表面。吹干系统由风机、风箱、风管等组成。风机产生强风经过滤后由风箱分配进入风管，均匀吹在试验空调表面，使水与空调表面分离。

影响吹干效果的主要是吹出喷嘴的位置( 高度、角度) 及喷嘴的开口幅度和鼓风机的选型。吹出喷嘴的数量和位置应使气流完全吹遍空调外表面。依据出风喷嘴布置及数量口总面积和设计气流速度确定所选鼓风机。

2.4、控制系统

为保证淋雨试验符合试验要求，控制系统由控制电器、流量计、过滤器、压力表等装置组成，在使用前应对淋雨强度、喷射压力进行校验，达到标准要求后才可以正常生产。除满足淋雨强度和压力外，还应对淋雨、吹干时间进行自动控制，在试验室入口处设置光电开关和时间继电器。系统设置自动控制和手动控制功能。操作控制通过控制柜面板上的按钮来实现。

2.5、板链输送

用来输送需要淋雨试验的客车空调，以一定的速度客车空调前进，输送需要淋雨试验的车辆入淋雨室进行检测及吹干工序。淋雨输送系统采用双排滚筒分段单独控制的方式，工位之间设有保护自动运行功能，使多个工位避免误动作产生生产的事故。

3、淋雨试验室参数设计

3.1淋雨标准面积

淋雨标准面积（单位：m2）由所试验的空调外形尺寸决定。因客车空调安装于客车顶部，按空调顶部的淋雨面积进行计算。淋雨试验区长度应取L，宽度取M。

顶部淋雨面积：S= L×M

式中： L = l +(0.5~1.0m) ， M =m+(0.4~0.8m) ，

其中l为客车空调长度，m为客车空调宽度；

3.2、降雨强度；

降雨强度（单位：mm/min）单位时间内降雨量称降雨强度，气象学上一般以24 小时内降雨量来确定降雨强度大小。

根据GB_T 21361-2008《汽车用空调器》，空调器安装在整车上运行时，将压力高于0.1Mpa和不小于200mm/h的降水量均匀的喷淋在整车的相应部位，试验应不少于10min。[3]

据QC-T 476-2007《客车防雨密封性试验方法》，车身顶部淋雨强度为（8±1）mm/min，试验时间为15分钟，供水压力为150kPa±10 kPa；

客车空调淋雨密封试验降雨强度参照标准以及实际生产状况，制定的降雨强度标准高于国家标准，一般按此10～14mm/min标准。

3.3水泵的选择

淋雨室的水泵一般采用一用一备形式，一台正常淋雨，一台备用。当正常使用的水泵出现故障时，可人工切换到备用水泵工作。水从蓄水池内泵入主管路，通过过滤和流量压力调节后进入淋雨管路，通过喷嘴射向车体表面。水泵额定流量选择应满足最大淋雨强度要求，主水泵的选择应满足额定流量大于喷淋所需最大流量的要求。

水泵流量公式：

Q = S × F ×60 ÷1000

式中：Q 为水泵流量，m3/h，Q =V×A，V为喷嘴流速，A 为喷嘴面积；F 为降雨强度，mm/min。

水循环系统总水头

h = hg + hs + ho + hd

式中：hg 为过滤器反冲扬程15mH2O；hs为储水池水面到管路高度；ho为喷嘴压力15mH2O；hd 为系统管路阻力，估计5mH2O，取安全系数10%。[4]

3.4喷嘴参数的确定

3.4.1喷嘴直径的确定

喷嘴对喷淋效果起着决定性的作用。喷嘴可以方便拆除，方便更换及清除里面的杂质并能调节喷嘴喷射压力。快速喷嘴材料可选铜质型或不锈钢型。根据QC-T 476-2007《客车防雨密封性试验方法》，喷嘴直径2.5mm—3mm，通常采用直径3mm，所有喷嘴的尺寸及内部结构应相同。

3.4.2喷嘴的布置

喷嘴数量应保证空调的外表面各受检部位人工雨均匀覆盖，不存在死角并符合相应的降雨强度的要求。排布要合理，喷嘴间横向及纵向间距一般按0.4m。喷嘴的轴线与空调Z 平面垂直，喷嘴出水应均匀且成60°圆锥体形状。

3.4.3喷嘴流速的确定

喷嘴的流量可用伯努利方程进行计算：

根据伯努利方程：

用流量速度方程计算流量：

设喷嘴出水口与水管高度相同，水喷离喷嘴后相对压力为零，通过以上公式，我们可计算出各个喷嘴的流量。

4、设计方案的应用

目前部分客车空调制造商只是采用简单的装置进行模拟淋雨，如降雨强度、喷淋密度、淋雨时间等关键参数不能有效的进行控制，很多都还是采取抽检的方式。

根据上述方案进行设计的流水线式淋雨试验室，可以把淋雨试验室作为生产线中的必须环节，有效提升客车空调全检的生产线节拍，避免了将不合格客车空调流向客车制造商。

按上述方案设计的淋雨试验室的关键参数如下，该结构淋雨线已应用在客车空调总装生产线上。

序号	关键控制项	参数
1	工作室尺寸	L12000*W6000*H2500mm
2	淋雨测试工位	3个（2个淋雨工位，1个吹风工位）
3	运行速度	保证每个工件有效淋雨时间≥30分钟（变频调速）
4	降雨强度	10～14mm/min
5	喷淋方向	顶部喷淋面积7000mm（L）×4500mm（W）
6	喷孔直径	Φ2.5mm
7	喷淋密度	400×400mm
9	供水压力	150-230kPa±10KPa 可调

5、总结

客车空调结构的特殊性，对实验的要求和实验方法和传统空调有所不同，根据客车空调的实验需求对实验设备涉及的各个环节进行详细研究，对关键参数进行深入论证确定最优解，开发满足产品的非标实验设备和实验方法。有效解决了客车空调关键性能测试，并实现了在线测试，彻底杜绝抽测带来的质量隐患。

客车空调淋雨室是空调产品质量检验专用设备，主要用于客车空调防雨密封性检验，是客车空调出厂检测的重要组成部分。经过淋雨试验的检测，可以有效地避免了将不合格客车空调流向客车制造商，同时将检测的结果反馈给设计、工艺部门，可以使设计过程中有效地规避其中的设计缺陷，全面提升产品质量。

参考文献

[1] 刘硕伦．客车淋雨室淋雨方案分析．天津汽车，1995年第6期.

[2]孔庆华，柏丽敏.  汽车淋雨试验装置的设计与计算林业机械与木工设备 2015年第6期

[3] GB_T 21361-2008 《汽车用空调器》.

[4] 陈小平，吴年华汽车淋雨试验室设计机械 2009 年第6 期总第36 卷