環(huán)境條件是影響冷熱沖擊試驗(yàn)設(shè)備質(zhì)量和可靠性的關(guān)鍵因素。對(duì)于在空氣溫度變化迅速的環(huán)境中使用的冷熱沖擊試驗(yàn)設(shè)備，環(huán)境的影響是必須考慮的因素。這種環(huán)境會(huì)給設(shè)冷熱沖擊試驗(yàn)備帶來(lái)各種典型的環(huán)境影響，如零部件變形或斷裂、絕緣保護(hù)失效、運(yùn)動(dòng)部件的夾緊或松弛、電氣和電子元件的變化、快速凝結(jié)或結(jié)霜引起的電子或機(jī)械故障。冷熱沖擊試驗(yàn)設(shè)備能否在環(huán)境下正常工作，直接反映了試驗(yàn)設(shè)備對(duì)這種環(huán)境的適應(yīng)性。

根據(jù)相關(guān)的溫度沖擊試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)可能部署在空氣溫度快速變化環(huán)境中的冷熱沖擊試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行溫度沖擊試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)備必須有能力在更換試樣后5分鐘內(nèi)重新穩(wěn)定試驗(yàn)條件。試驗(yàn)轉(zhuǎn)換時(shí)間為1min，試樣周圍空氣使用不超過(guò)1.7 m/s。

如何搭建冷熱沖擊試驗(yàn)設(shè)備?試驗(yàn)設(shè)備采用什么測(cè)試模式?試驗(yàn)設(shè)備采用什么樣的冷卻方法?如何確定試驗(yàn)設(shè)備的制冷量和制熱量，是試驗(yàn)設(shè)備工作前要解決的主要問(wèn)題。

1.試驗(yàn)方案的確定

冷熱沖擊試驗(yàn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)通常有三種:單箱式、垂直升降式和臥式兩箱式。與上述三種形式相比，單箱式制冷制熱能力大，可行性差，實(shí)際應(yīng)用比較少;垂直升降式通過(guò)內(nèi)部升降的轉(zhuǎn)換，避免了外部環(huán)境的影響。但由于升降裝置本身是熱負(fù)載，會(huì)消耗冷量或熱量，故此方法一般適用于小型試驗(yàn)箱。對(duì)于中、大型試驗(yàn)箱，由于起重裝置太重，這種方法不適用;臥式兩箱式通過(guò)兩箱之間的相互轉(zhuǎn)換，減少了箱的負(fù)荷，從而減少了設(shè)備的制冷量和發(fā)熱量。但是需要水平移動(dòng)裝置，會(huì)受到外部環(huán)境的影響。因此，測(cè)試方法的選擇應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行分析。對(duì)于小型設(shè)備，垂直升降方式可節(jié)省一室，可節(jié)省成本;對(duì)于中大型試驗(yàn)設(shè)備，只要方案合理可行，能夠滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，臥式兩箱試驗(yàn)方案是較好的選擇。

2.設(shè)備組成及結(jié)構(gòu)

2.1設(shè)備組成

冷熱沖擊試驗(yàn)設(shè)備由低溫箱、高溫箱、制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等設(shè)備組成。低溫箱為溫度沖擊試驗(yàn)提供低溫平臺(tái)，也可獨(dú)立進(jìn)行低溫試驗(yàn);高溫箱為溫度沖擊試驗(yàn)提供高溫平臺(tái)，也可進(jìn)行高溫試驗(yàn);所述制冷系統(tǒng)為所述低溫箱提供低溫環(huán)境;加熱系統(tǒng)為高溫箱提供高溫環(huán)境;控制系統(tǒng)完成對(duì)設(shè)備和試驗(yàn)過(guò)程的控制和測(cè)量。

2.2設(shè)備結(jié)構(gòu)

為了滿足溫度沖擊試驗(yàn)的要求，需要對(duì)腔體結(jié)構(gòu)和氣流方式進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。低溫箱的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足設(shè)備從常溫到所需的低溫和溫度沖擊過(guò)程中快速冷卻的要求，保證箱內(nèi)氣流和溫度的均勻性;高溫箱的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足設(shè)備在溫度沖擊過(guò)程中從常溫加熱到所需的高溫和方便快速加熱的要求，并保證箱內(nèi)氣流和溫度的均勻性。

配風(fēng)方式是設(shè)備設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。常用的送風(fēng)方式有上側(cè)送風(fēng)下側(cè)回風(fēng)和全孔頂送風(fēng)下側(cè)回風(fēng)。由于整體孔板送風(fēng)方式具有氣流快速混合好、氣流均勻平行擴(kuò)散、溫差和風(fēng)速衰減快等優(yōu)點(diǎn)，使得工作區(qū)內(nèi)的溫度和風(fēng)速分布更加均勻。因此低溫箱和高溫箱的空氣循環(huán)方式均采用全孔板送風(fēng)下側(cè)回風(fēng)方式?？諝庋h(huán)過(guò)程是:風(fēng)扇吸入箱內(nèi)的氣流與制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的冷空氣或加熱系統(tǒng)產(chǎn)生的熱風(fēng)混合，然后沿循環(huán)風(fēng)道進(jìn)入穩(wěn)壓層，使氣流均勻加壓，然后送入箱內(nèi)。低溫箱和高溫箱采用鋼框架圍護(hù)結(jié)構(gòu)，設(shè)有保溫層。在離頂壁一定高度處安裝全尺寸孔板。全尺寸孔板和頂壁形成穩(wěn)定的壓力層。所述腔室的前端為閘板，腔室的后端設(shè)有循環(huán)風(fēng)道和循環(huán)風(fēng)扇。

3.制冷和加熱過(guò)程的確定

目前低溫箱的制冷方式通常是蒸汽壓縮機(jī)制冷或空氣制冷?？諝庵评渑c蒸汽壓縮機(jī)制冷相比具有以下優(yōu)點(diǎn):低溫制冷系數(shù)高，易于獲得較低的溫度，溫度調(diào)節(jié)范圍廣;對(duì)設(shè)備泄漏不敏感。漏風(fēng)量小，對(duì)制冷性能影響小，制冷性能相對(duì)穩(wěn)定;制冷劑為空氣，對(duì)環(huán)境無(wú)任何危害:運(yùn)行可靠，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，運(yùn)行成本低。對(duì)于大型冷熱沖擊試驗(yàn)設(shè)備，要求溫度變化速度快，風(fēng)冷是較好的選擇。

正壓增壓制冷方式采用渦輪膨脹機(jī)進(jìn)行二次壓縮。提高渦輪的膨脹比，增加渦輪溫降，提高冷卻能力。由于正壓升壓制冷方式具有制冷系數(shù)高、調(diào)節(jié)性能好、制冷性能穩(wěn)定、啟停和調(diào)節(jié)過(guò)程穩(wěn)定、安裝功率少、運(yùn)行能耗少、設(shè)備投資少等優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)采用正壓升壓制冷系統(tǒng)?？諝庵评湎到y(tǒng)分為氣源和制冷兩部分。氣源部分包括空壓機(jī)組、后冷卻器、干燥塔、水分離器等;制冷部分包括渦輪機(jī)組、冷卻器、水冷卻器、過(guò)濾器等。高溫箱采用電加熱器加熱;采用可控硅調(diào)節(jié)器對(duì)電加熱器進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，實(shí)現(xiàn)加熱量的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。

4.結(jié)論

通過(guò)風(fēng)冷方式和吊籃式移動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)了5min內(nèi)溫度快速恢復(fù)和兩箱間1min內(nèi)試件快速移動(dòng)的指標(biāo)要求。采用兩箱式方案，降低了設(shè)備的制冷量和發(fā)熱量。兩箱式冷熱沖擊試驗(yàn)設(shè)備的研制成功，對(duì)同類大中型冷熱沖擊試驗(yàn)設(shè)備的研制和溫度沖擊試驗(yàn)具有一定的參考意義。