汽车空调压缩机电磁离合器烧损原因及预防措施

电磁离合器是汽车空调压缩机上的关键部件,一 旦烧损将导致压缩机不能工作,整个汽车空调系统的 功能将无法发挥。根据目前汽车市场上汽车空调使用 情况来看,压缩机电磁离合器烧损故障率较高,在整 个压缩机故障中占有较大的比例,因此有必要对其 原因进行探讨,并采取相应措施加以预防。 1 电磁离合器结构与原理 电磁离合器主要由皮带轮、轴承、电磁线圈总 成、驱动盘总成等部件组成,如图1所示。驱动盘 总成与压缩机主轴通过键联接,并用联接螺栓紧固 连为一体;电磁线圈总成通过其固定盘与压缩机前 端盖端面及轴颈配合,并以固定盘上的定位凸台与 前端盖端面上沉孔配合圆周方向定位,轴用挡圈轴 向定位;轴承压入皮带轮,并通过周向多点铆压固 定在皮带轮上;皮带轮轴承总成通过与前端盖轴颈 配合并用轴用挡圈轴向定位。 当接通空调开关,空调工作时,电源电路供给 电磁线圈电流,线圈产生磁场并将驱动盘总成摩擦 片吸引,使其与皮带轮摩擦端面紧紧贴合在一起, 并传递转矩,从而通过皮带轮的转动带动压缩机主 轴运转,压缩机开始工作;当断开空调开关或其 它控制电磁线圈的开关断开时,电源电路停止供 给电磁线圈电流,此时电磁线圈磁场消失,驱动 盘总成摩擦片在驱动盘总成弹簧片弹力作用下回 位,断开皮带轮与压缩机主轴的联接,使压缩机 停止工作。 2 电磁离合器烧损原因分析及预防措施 一般来说,电磁离合器烧损主要是线圈、轴承 烧损,两者任一损坏均可能造成另一方的损坏。经 过对烧损的电磁离合器及空调系统分析,归纳出主 要原因有产品制造、安装调试、匹配及使用等 几方面。现分述如下。 2.1 产品设计不合理、制造不精细 通常有以下几种情况,使得产品品质差,不能 满足使用要求,从而造成电磁离合器的早期损坏。 2.1.1 轴承与皮带轮及前端盖轴颈的配合不合理 如果其配合过紧,则轴承转动不灵活,转动阻 力增大,轴承磨损加剧,并产生高温,当传至电磁 离合器线圈时,会使线圈电磁吸合力下降,摩擦片 修改稿收稿日期:2007-04-16 作者简介:王 健 (1969-),男,师,机械制造工艺及设备专业毕业,研究方向为汽车空调系统、压缩机设计及应用。 CausesandProtectiveMeasuresofBurningLossofMagneticClutchfor AutomotiveAir-conditioningCompressor WANGJian (FuyangFuchunAirconditioningCorporation,Hangzhou311402,China) Abstract:Thispaperanalyzesandsummarizesthecausesofburninglossofmagneticclutchforautomotiveair- conditioningcompressor,advancesthecorrespondingprotectivemeasures. Keywords:magneticclutch;causeofburningloss;protectivemeasure 汽车空调压缩机电磁离合器烧损原因及预防措施 王 健 (杭州富阳富春空调器厂,浙江 杭州 311402) 摘要:分析和归纳汽车空调压缩机电磁离合器烧损原因,并提出相应的预防措施。 关键词:电磁离合器;烧损原因;预防措施 中图分类号:U463.211.3 文献标识码:B 文章编号:1003-8639(2007)08-0041-03 1.皮带轮 2.线圈总成 3.线圈固定挡圈 4.轴承挡圈 5.驱 动盘总成 6.驱动盘固定螺栓 7.垫圈 8.轴承 9.前端盖 δ—驱动盘与皮带轮间隙 图1 电磁离合器结构 Operation●Maintenance 使用●维修 41《汽车电器》2007年第8期 Operation●Maintenance 使用●维修 易产生打滑,摩擦产生的热量又加剧线圈和轴承的 烧损;如果其配合过松,则轴承与前端盖轴颈易产 生相对滑动,同样会产生上述的故障现象。 在压缩机设计中,必须根据各零件材质、传递 负荷大小等条件,选用合理的配合,并在制造过程 中严格控制好,才能避免此类故障发生。一般来 说,上述部件的孔轴配合均选用过渡配合。装配 后,轴承外圈与皮带轮内孔间须采用圆周方向8至 12点压铆或孔用挡圈轴向定位,轴承内圈与前端盖 轴颈用轴用挡圈轴向定位。装配后检测分2步进行: 第1步,轴承与皮带轮安装后,手持轴承内孔,转 动皮带轮;第2步,离合器与压缩机安装后,用手 转动皮带轮。2次检查都要求转动无卡滞,流畅无 异音,轴向无窜动,皮带轮无扭转现象。 2.1.2 电磁离合器零部件品质不好、产品粗制滥造 a.加工精度不够,尺寸及形位公差超差。 b.选用劣质材料和轴承,甚至为了省材,降 低零件强度刚性,减少线圈匝数,缩小漆包铜线 线径等。 c.电磁离合器残余磁通过大,断电后驱动盘不 能及时脱开。 具体要求是断电后,驱动盘完全脱离时间不超 过1s。检测时采用秒测量,通常因时间太短,需 用听的方法辅助判断其是否符合要求,要求吸合和 断开时能听到一声清脆的声音,无异常声响出现。 d.驱动盘与皮带轮间隙δ过大、过小或不均匀。 测量时用塞尺沿圆周方向扫一圈,通常取值范 围为:旋叶式压缩机0.3～0.6mm,轴向活塞式压缩 机0.35～0.65mm。如果测量发现不在此范围内,须 增减垫圈,将间隙调整合格。 e.驱动盘弹簧片弹力过大、过小或分布不均匀, 使得其工作时吸合力过小或断电时不能及时脱开。 检测方法也采用通断电检查,通电吸合、断 电脱离时均要求声音清脆,吸合与脱离时间均不 超过1s。 引起电磁离合器本身品质不好的原因还有很 多,这些产品缺陷最易造成烧损故障的发生。避免 此类事件发生的最有效办法,是选用好品牌的电磁 离合器,加强供方管理,严格进厂检验,并在安装 时按压缩机设计要求调整好各参数。 2.2 产品安装不可靠 在进行空调压缩机安装时,其安装牢固、可靠 性须放在第一位,下述几项任意一项没解决好,均 会造成空调压缩机早期损坏,电磁离合器烧损则是 最典型的故障之一。 2.2.1 压缩机安装支架没有足够的强度和刚性 最显著特征就是,压缩机启动瞬间明显被传动 皮带拉向发动机主动轮方向,运行时压缩机及支架 振动严重,传动皮带上下跳动异常。最常见的后果 是,压缩机及支架高频率的振动造成支架断裂、离 合器早期烧损、皮带异常磨损断裂。 解决的办法是:①合理设计支架。通常设计支 架时,可优先考虑借用成熟车型的支架,这样可以 确保支架机械性能可靠,并可免去支架开模及试验 费用,既降低了产品成本、又可做到通用性高;如 需另行设计支架,也可考虑借用成熟车型支架的材 料、结构形式,并作些必要的强度校核计算和耐久 试验。②实车首件试装时,仔细检查确认各安装紧 固件齐全、拧紧力矩符合要求;检查确认压缩机启 动和运行时,无上述异常现象。 2.2.2 压缩机皮带轮轮槽中心面与发动机主动轮轮 槽中心面偏差大 如图2所示,根据相关压缩机产品使用维修手 册数据显示,该夹角不能超出20′。测量时采用间接 测量两带轮轮槽中心面轴向偏距和两轮中心距,运 用反正切函数公式计算出此夹角。该夹角偏大,会造 成皮带轮和皮带单侧磨损严重,离合器轴承轴向受 力增大,轴承和 皮带温升异常, 严重时会使轴 承早期磨损、皮 带单侧磨损发 热断裂。 要避免此种情况发生,需在压缩机支架设计时 就确认安装孔位准确,保证支架设计尺寸准确,其次 需控制支架的制造尺寸精度符合图纸要求。 2.2.3 空调压缩机传动皮带张紧力不适中 空调压缩机传动皮带张紧力过大会引起轴承早 期磨损加剧,过小会引起皮带抖动和打滑现象。 如图3所示, 用测试仪器在传 动皮带中间垂直 施加98N力,该点 位 移 一 般 在7～8 mm为宜。通常的简 易检测方法是用 双指在该点用力 下压,位移量在9～ 12mm为宜。 2.2.4 安装位置没有避开排气管等热源部位或容易 受到泥水砂石油污的侵蚀 过高的周边环境温度会使压缩机整体温升加 剧,离合器线圈电气性能降低,轴承润滑条件恶化。 按来说,一般压缩机在发动机排气管上方时,最 小间距不能小于100mm;在侧面和下方时,最小间距 不能小于60mm。如要保证压缩机不受到热源的损 图3 传动皮带张紧力调整 图2 皮带轮轮槽中心面偏差范围 使用●维修 Operation●Maintenance 42 《汽车电器》2007年第8期 使用●维修 Operation●Maintenance 害,须优先选择在发动机排气管另一侧或发动机正 上方安装。确需在排气管侧安装时,要考虑上述间 距是否足够,否则须在其中加装隔热板。 砂石、泥水、油污夹带在离合器摩擦片与带轮 摩擦面的空隙里,会直接降低其摩擦系数,使其传 动转矩减少,很容易造成离合器打滑,引起烧损故 障的发生。因此压缩机安装位置要尽量避开易受上 述杂物侵蚀的地方,当压缩机底面低于发动机油底 壳底部,或离地面高度不足300mm时,宜采用防护 板等装置做好相应的防护工作。 2.3 制冷剂的充注量不合适 当制冷剂过少时,会使空调系统中制冷剂质量 流量减少,蒸发器换热能力不能充分发挥,并伴随 压缩机回气温度升高现象;当制冷剂过多时,冷凝 器换热能力不够,直接导致冷凝压力和温度上升, 蒸发器进出口制冷剂焓差减小,制冷能力下降,并 会因排气压力升高引起电磁离合器负荷增大,压缩 机功耗增加,长时间运行会造成其使用寿命下降, 严重时会造成离合器打滑现象,直接引起压缩机离 合器烧损故障的发生。 因此,在空调调试工艺文件中,要综合考虑制 冷剂充注量设计值和试验数据,确定合理的制冷剂 充注量,并严格按此执行。对于维修市场,制冷剂 的充注量可利用观察视液镜内有无气泡、感受空调 效果、触摸压缩机进气管壁温度和测量系统高低压 侧压力来综合判断是否合适。一般空调系统正常运 行时,视液镜内无气泡,空调效果良好,压缩机进 气管壁发凉并结露。系统高压侧表压力在1.17～ 1.76MPa、低压侧表压力在0.15～0.29MPa之间 (随 气温变化和系统匹配合理程度不同,压力值会有所 差异,需按具体情况分析诊断)。 2.4 产品与压缩机、空调系统或电源不匹配 2.4.1 电磁离合器与空调压缩机匹配不当 电磁离合器的静扭矩值要满足空调压缩机设计 要求,选用其值过小的电磁离合器,容易在空调压 缩机负荷增大时出现离合器打滑,引起离合器烧损。 通常的选配和计算方法是:对于市场已有的同 类型号压缩机产品,直接借用该型产品所用的离合 器设计参数;对于全新开发的压缩机产品,须计算 最大负荷工况下压缩机输入转矩,在此基础上将此 值放大20%～30%作为离合器静扭矩设计值,并在后 续样机试验中进行验证。 2.4.2 空调压缩机与空调系统匹配不当 在空调系统设计过程中,如果所选用的压缩机 与系统其他部件不匹配,其理论排气量选得过大或 过小,均会引起制冷效果不佳,并对空调压缩机产 生一定的影响。如选用理论排气量过大的压缩机, 则会使冷凝压力偏高,压缩机功耗增加,空调效果 变差,并且给电磁离合器增加额外的负荷,长时间 使用易引起电磁离合器烧损。因此,做好空调压缩 机与空调系统的匹配工作,除了能改善空调制冷效 果外,还能减少电磁离合器的烧损故障。 对于压缩机的选配,较常采用的做法有2种:一 种是逆向设计法。先类比同类空调产品初步选型,再 通过系统热力计算进行校核;另一种是正向设计法。 先通过系统热力计算确定压缩机理论排气量 (通常将 计算值再增大10%～20%左右作为选型取值),再在已 有的压缩机中选择参数相近的产品。但无论采用哪种 方法,最后均需通过空调系统匹配试验,整车空调环 境试验,整车道路降温性能试验来确认和调整。 2.4.3 电源电压与离合器电磁线圈额定电压不匹配 电压偏高时,线圈电流会升高,此时线圈温度 会超出设计温升,易引起线圈过早老化,最终引起 线圈烧损;电压偏低时,线圈电流会下降,此时线 圈产生的磁场吸合力达不到设计要求,易引起驱动 盘总成摩擦片与皮带轮吸合面之间打滑,打滑引起 的摩擦热会使轴承和电磁线圈温度急剧升高,严重 时会直接引起线圈和轴承烧损。 因此,在进行空调系统的设计及调试时,一定 要注意检查供给空调压缩机电磁离合器的电源电压 是否合适。一般来说,空调压缩机电磁离合器额定 电压与车载电源电压保持一致。对于12V电源车系, 供给电磁离合器线圈端电压在 (13.5±0.3)V范围内; 对于24V电源车系,供给电磁离合器线圈端电压在 (27±0.3)V范围内;如在调试车辆或维修过程中发 现电磁线圈供给端电压超出上述范围,须仔细查找 电源供给系统,直到排除电压异常情况方可使用。 2.5 用户使用不当,维护不及时 在空调使用过程中,如果用户使用不当,也容 易引起电磁离合器烧损故障。例如,在汽车行驶 时,不能在关闭空调后马上开启空调,因为此时空 调系统的高低压力还没有完全平衡,启动负荷较 大,易引起电磁离合器在启动瞬间出现打滑,频繁 如此操作,易出现电磁离合器烧损故障。 汽车运行时,经常振动颠簸,易引起压缩机支 架等部件松动,传动皮带因受力被拉长,空调系统 及压缩机被泥土砂石、甚至油污污染,离合器电源 接插件松动或腐蚀造成接触不良等。用户须及时进 行维护、调整、清洁,否则小问题很快变成大故障。 参考文献: [1]陈孟湘.汽车空调———原理、结构、安装、维修[M].上 海:上海交通大学出版社,2001. [2]汽车空调电磁离合器[Z].310-1977. [3]中宝压缩机产品使用维修手册[Z]. (责任编辑 易强山) Operation●Maintenance 使用●维修 43《汽车电器》2007年第8期 Operation●Maintenance 使用●维修