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聯合收割機駕駛室密封隔熱設計


來源/作者:安徽省亳州市譙城區農機化技術學校   岳方建日期:2019-03-28【字體:    打印本頁 關閉本頁 分享

     

  隨著我國聯合收割機保有量的逐漸增加,以及農村經濟水平的不斷提高,越來越多的聯合收割機駕駛員對自己的工作環境表示不滿,他們不僅考慮多賺錢,而且對駕駛室的舒適性提出了更高的要求。所以,改善聯合收割機駕駛員的工作環境,提高駕駛室的舒適性已成為收割機生產廠家亟待解決的問題。

  一、目前國產聯合收割機駕駛室結構現狀

  目前國產聯合收割機駕駛室的頂棚和后壁都是采用鋁合金薄鋼板加一層薄塑料殼或加一層毛氈墊,其隔熱效果很差,駕駛室的密封性更差, 門窗漏風, 密封條不起作用,工作時噪音灰塵大, 駕駛員不得不戴口罩工作。南京農業大學工學院的章倩、朱思洪于2008年5月對拖拉機駕駛室舒適性滿意度情況進行了實地調查, 80%的調查對象對現有的駕駛室的密封性表示不滿,“密封性太差 ”和“夏天太熱”這兩個問題已經成為影響駕駛室總體舒適性的首要因素。87%的調查對象表示在長期駕駛拖拉機后患上了一些職業病。因此, 通過改善駕駛室的舒適性來預防并緩解駕駛員的職業病顯得尤為重要。

  與拖拉機相比,聯合收割機工作環境更加惡劣,聯合收割機進行收割作業時,正是夏天最炎熱季節,駕駛室內的溫度高達40℃~50℃,駕駛員在又熱又臟的駕駛室內長期工作,不但身心健康會受到影響,還容易發生中暑現象。現在很多駕駛員都給自己的收割機駕駛室加裝了空調,但效果并不理想,造成這一問題的關鍵是駕駛室密封效果差和駕駛室沒有做隔熱處理。

  目前國內外對駕駛室密封隔熱處理辦法有如下幾種。

  1.對駕駛室做隔熱處理?國內最早對駕駛室做隔熱處理的是大冶鋼廠,那是在1965年,該廠對鉗式吊車駕駛室采取了隔熱措施:對吊車駕駛室底板、頂板及四壁加裝5mm鋼板+80mm礦渣棉+60mm松木板+20mm石棉板+5mm紙板,室內安裝 P一4型冷凍機進行冷凍降溫送風。至此吊車駕駛室內氣溫保持在26℃~28℃ 之 間,徹底消除了高溫危害,保障了工人身體健康,促進了生產。

  2.對汽車駕駛室加隔熱防震涂料?通過對汽車駕駛室加隔熱防震涂料的辦法達到消音密封和隔熱防震的效果,即在駕駛室的焊縫處、內表面及底板下涂上一種高粘度涂料。開始國內廣泛采用瀝青石棉漿做涂料,但由于其隔熱性能差,涂刷效率低,現在已很少應用。

  近幾年出現了環氧基及丙稀酸酯新型隔熱防震涂料,使用效果良好。隔熱防震涂料一般噴涂厚度為3mm~5mm。涂料本身有一定強度,因而增強了鋼板的韌性,又因涂料有一定的彈性,使汽車行駛時鋼板的震動傳遞到涂層中去,達到減震的目的。因隔熱防震涂層內部有微孔,表面又凹凸不平,當外界的熱量傳至涂層時,由于空氣分子導熱系數低,同時涂層內又有隔熱涂料,所以產生了隔熱效果。

  3.全國首個空調收割機駕駛室在河南原陽問世?2003年底,河南省原陽縣西衙寺村新陽收割機廠研制出全國首家采用塑鋼結構、雙層玻璃空調的收割機駕駛室,已申報國家專利。至此,在我國收割機市場上結束了收割機駕駛室不能成功安裝空調的歷史。該收割機駕駛室采用由塑料型材內部加鋼襯制成的塑鋼結構的駕駛室框架,駕駛室的前、左、右側壁設置為雙層玻璃結構,以及在駕駛室頂壁和后壁上設置由保溫材料制成的保溫層。駕駛室具有優良的保溫效果,使用時在駕駛室內安裝上制冷空調,大大地改善了駕駛人員的操作環境,提高了駕駛人員的工作效率,避免了駕駛人員因工作在高溫環境下而導致中暑現象的發生。 可惜好景不長,這個與新疆收割機廠聯營組建的村辦股份制企業只是曇花一現,很快就停產倒閉了。

  二、對駕駛室隔熱處理

  針對目前國產聯合收割機駕駛室結構現狀,在借鑒以上國內外對駕駛室密封隔熱處理辦法的基礎上,提出以下設計改進意見。

  1.對駕駛室頂棚和后壁加裝隔熱材料?收割機的熱量主要來自太陽照射和麥地周圍高溫環境的輻射,對駕駛室頂棚和后壁加裝隔熱材料,可有效阻斷來自太陽照射和麥地周圍高溫環境輻射帶來的熱量。

  聯合收割機駕駛室隔熱材料可選用聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫兩種。聚苯乙烯泡沫是以含低沸點液體發泡劑的可發性聚苯乙烯顆粒,經加熱預發泡后,在模具中加熱成型而得微孔型蜂窩結構的泡沫材料。隔熱層厚度一般為50mm左右。

  聚氨酯泡沫隔熱材料是目前應用十分廣泛的優良隔熱材料,其主要物理機械性能為:導熱系數0.03W/(m.K),抗拉強度2500MPa。與鋼板粘接力2900MPa,與膠合板粘接力1400MPa,隔熱層厚度一般為60mm左右。

  經實驗,汽車駕駛室加裝聚苯乙烯泡沫和聚氨酯泡沫兩種隔熱材料后,可有效阻斷來自太陽照射和發動機及周圍環境高溫輻射帶來熱量的80%。所以將這兩種隔熱材料加裝到聯合收割機駕駛室頂棚和后壁上,也會達到理想的隔熱效果。

  2.前擋風玻璃設置為雙層玻璃結構?原來的駕駛室前擋風玻璃為單層玻璃結構,太陽輻射通過玻璃窗時,一部分被玻璃吸收,提高了玻璃本身溫度,然后通過溫差傳熱將熱量傳入車內;另有大部分輻射熱將通過玻璃窗直接射入車內。玻璃窗的滲入熱量Q由溫差傳熱(玻璃傳導熱)和輻射熱(玻璃吸收熱)兩部分組成。由于駕駛室的前、左、右側壁均為玻璃結構,面積較大,駕駛員收割作業時能感受到太陽輻射強度的灸烤熱量。

  現將駕駛室的前擋風玻璃設置為雙層玻璃結構,兩層玻璃中間的空氣被抽空,使其形成真空,這樣處理的目的有兩個:一是可消除兩層玻璃中間空氣在白天與夜晚溫差作用下形成霧氣,影響駕駛員視線;二是利用兩層玻璃中間的真空,可有效阻斷太陽輻射通過玻璃窗的滲入熱量。

  三、對駕駛室的密封處理

  收割機駕駛室隔熱性能既差,又無降溫防暑裝置。當收割機從事收割作業時,駕駛室因受到太陽的強烈輻射與麥地周圍的高溫空氣的作用,導致駕駛室內灼熱難耐,嚴重威脅駕駛員健康。駕駛室的密封性不好,導致灰塵太大。這兩個問題已成為影響駕駛室總體舒適性的主要因素。

  經空氣傳播進入駕駛室內的高溫及灰塵,其通道主要有左右側門的縫隙、駕駛室地板的線和管孔、各種操縱桿孔、空調蒸發器進出管孔、制動踏板、油門踏板等處的連接孔。針對上述孔道和縫隙,采取如下措施:在提高側門制造精度的基礎上,采用優質密封條減小左右側門關閉時的縫隙;駕駛室地板內側粘上一層復合橡膠底板,孔道開口處進行密封處理,提高駕駛室的密封性。

  基于上述原因,首先要對駕駛室進行密封處理,以阻斷高溫空氣和噪音的進入。

  1.對駕駛室門、窗以及車架連接處加裝密封條?密封條能提高氣密性,防止高溫空氣、灰塵和噪音侵入到駕駛室內。

  密封條的選用:三元乙丙橡膠(EPDM)憑借其優良的耐天候性以及良好的加工性能和低壓縮永久變形,是生產密封條的首選材料。聚氯乙烯 (PVC)是傳統的通用塑料,但由于其彈性較差,在密封條上主要用作內外側條,在卡車上PVC也常用作車身門框密封。熱塑性彈性體材料 (TPE / TPV ) 是近年來發展的材料,與EPDM橡膠一樣具有良好的彈性和質感,兩者之間具有許多共同特征:即優良的橡膠特性;優良的耐候、耐溴氧、抗紫外線性;優良的密封防水性。但是由于TPE優良的加工和使用性能,其與 EPDM間又有許多不同,聯合收割機駕駛室密封條一般選用熱塑性彈性體TPE和EPDM橡膠兩種。

  對收割機駕駛室門、窗以及車架連接處加裝密封條后,可大大提高駕駛室的密封效果,可有效阻斷高溫空氣、灰塵和麥芒及噪音的進入,改善了駕駛員的工作環境。

  2.油門踏板、離合器踏板、剎車踏板與駕駛室地板處縫隙的密封?由于聯合收割機油門、離合器、剎車3個踏板是運動部件,與駕駛室地板間形成較大縫隙,收割機工作時,大量灰塵和麥芒及噪音從此縫隙鉆入駕駛室,此處也是進入駕駛室灰塵最主要的通道,因此對它密封很有必要。駕駛室地板內側粘貼一層復合橡膠底板,孔道開口處進行密封處理,能有效減少直至隔絕高溫空氣傳播途徑,提高駕駛室的密封性。

  由于油門、離合器、剎車3個踏板是運動部件,密封材料的選用必須滿足在保證三個踏板運動自如的前提下密封良好,同時還要滿足三個踏板反復上下運動時密封材料不會損壞,所以要選用彈性好、抗疲勞強度高的橡膠材料。3個踏板密封件要做成與地板開口一樣的圓(長方)筒形,分別套在3個踏板上,密封件底部固定在駕駛室地板的開口處,上部固定在3個踏板上。由于此密封件要分別隨3個踏板反復做上下運動,所以要把此密封件做成像彈簧一樣可拉伸的折皺狀。

  四、聯合收割機駕駛室密封隔熱處理前后對比

  為了驗證密封隔熱處理后,聯合收割機駕駛室的改善效果,我們于2013年6月2日至10日亳州市譙城區麥收時節,分別選擇幾臺聯合收割機進行對比試驗,下面是試驗結果。

   

  密封隔熱處理前

  密封隔熱處理后



  未加裝空調

  已加裝空調

  已加裝空調



  溫度

  10點

  38℃

  35℃

  32℃

  12點

  42℃

  38℃

  35℃


  15點

  45℃

  41℃

  39℃


  18點

  39℃

  36℃

  33℃


  污染程度

  駕駛室內到處都是灰塵、麥芒等細小顆粒物。噪音很大。

  基本見不到灰塵,噪音明顯減



  駕駛員

  感覺

  駕駛員頭發、眉毛、眼窩、鼻孔內都是灰塵,感覺呼吸不暢,悶熱難耐,大汗淋漓,全身不舒服。噪音大聽不清別人的對話。

  駕駛員頭發、眉毛、眼窩、鼻孔內都是灰塵,感覺呼吸不暢,較熱微汗,噪音大聽不清別人的對話。

  駕駛員感覺較涼爽、舒適,噪音小能聽清別人的對話。


   

  通過試驗可以看出,經過密封隔熱處理后,聯合收割機駕駛員的工作環境有了明顯改善,駕駛室內基本見不到灰塵,噪音明顯減小,駕駛員感覺較涼爽、舒適。由此證明,上述設計是合理和基本成功的。

   

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