工程机械用冷却风扇的选择与匹配

1、 2换挡杆位置DSLR挡位3挡3挡1挡倒挡微机按设定的失效保护程序控制自动变速器 的工作，保持机械的基本行驶能力。当油门踏板位置传感器出现故障时,微机根 据怠速开关的状态进行控制：当怠速开关断开时 （加速踏板被踩下），按油门开度为进行控制; 当怠速开关接通时（加速踏板完全放松），按油门 处全闭状态进行控制。当车速传感器出现故障时，微机不再进行自动3# a/u/换挡控制。此时自动变速器的挡位可由手动换挡杆 的位置（见表2）进行控制。当执行器（电磁阀）出现故障后，失效保护功能 主要有两方面：一是可以选择手动换挡进行控制（见 表2）：二是当某个电磁阀出故障时,微机仍能控制 自动变速器自动升挡或降挡，

2、以保持机械的基本行 驶能力。但按以下对应关系控制挡位变化（见表3）, 与正常工作对比，可见正确的换挡规律遭到明显破 坏。如果车辆还可以行驶，则对故障的部位可以作 出初步判断，然后进行各元件的电信号检测和线路 检查。电磁阀工作正常一号电磁阀损坏二号电磁阀损坏一 二号电磁阀都损坏号二号挡位挡位挡位DVV12*血、曲3XJ2233XX3333SJJ12 =：3X42 233LV4111注：表示电磁阀通电“灯聂董电碇呦断电.通讯地址：石家庄铁道学院机械系工程机械与车無教研（ 050043）（收稿日期：2000-12-05）* 3自动变連II电磁阀动作表工程机械用冷却风扇的选择与匹配山东工程机械厂研究所

3、郭金海范爱芳t MS分析了工程机械用冷却风扇在主机选型匹配时应注意的问题,对风扇合理选型及有关参数进行讨论。;关词：发动机 风扇 选择 匹配冷却风扇是工程机械冷却系统必不可少的一 个重要部件，风扇的选择直接影响到主机冷却系统 的散热效果、噪声、燃油经济性和发动机功耗等，因 此,在主机、发动机选型和主机冷却系统匹配设计 时，正确合理地选择风扇是一项十分重要的工作。工程机械风扇有吸风式和吹风式两种形式， 选择的主要原则是风扇形成的空气流动方向必须 与主机正向行驶时迎风空气流动方向一致。如轮 式装载机发初机后置则采用吹风式风扇，而推土 机发动机前置，故采用吸风式风扇，挖掘装载机则 普遍采用吸风式风扇

4、。现就风扇选型及有关参数的确定进行论述。1风扇转速的确定根据空气动力学的原理，风扇的流量与转速 成正比，消耗功率与转速成三次方关系，风扇的噪 声与转速成对数关系。因此,从燃油经济性和降低 噪声的角度考虑，应尽可能选择迎风面积大、宽且 高的散热器芯子，从而增大风扇的直径，降低风扇 的转速。工程机械都有较大的可用空间，这些条件 比较容易满足。Caterp订lar公司推荐风扇叶尖的 圆周线速度在60-76. 2m/s之间,Komatsu公司推 荐风扇叶尖的圆周线速度不大于85m/s,我国工程 机械风扇叶尖的圆周线速度一般要求为67.827 工程机械.2（X）1 ；7）关健率祁件80.6m/s,在满足

5、散热量要求的情况下，应当力求 使用较低转速，故一般采用大直径、低转速的风 扇。柴油机转速、风扇传动比及散热器芯子的宽度 和高度确定后，可以用上述推荐值来确定风扇外 径，也可以通过调整风扇传动比来适当调整风扇 的外径。2风扇的重量风速工程机械柴油机的负荷率一般在60%至70%, 最高可达90%,并且常在最大扭矩附近工作，发热 量较大，因此标定工况风扇通过散热器的重量风 速应大于10kg/ (Er),按空气密度1. 2kg/m3计 算，也就是风速应大于8m/s。常用工程机械冷却金 属风扇的重量风速见表1。 1风扇外径(mm)风扇 转速 (r/min)噪声dB(A)車量风速kg/(nM)驱动 功率

6、(kW)不平(gcm)60023001267064023001372 .67023001472018001230760180013._52ZJ9078018001381008001800141108401800R10514101159001800r 151112010601200121214411201200131421412601200141523021357001415360另外，还可以通过下列公式估算出柴油机风 扇的风量QvF以及散热器的迎风面积S“ /3600 p kCkA式中 心空气密度,kg/m3G空气比热容,kj/(kg /进、出散热器的空气温差，乜G柴油机需通过冷却系统散发的

7、热量,kj/hQ.Fu九心4R0-3Hv柴油的热值,kj/kgH标定工况燃油消耗率,g/(kWh) Peh标定功率,kW几一散热效率SHve/Vf式中VF为风扇的风速，推荐值为810m/s。3风扇的消耗功率风扇的消耗功率与风扇的风速和风阻压差成 正比，因此应选择导热性能好、流阻小的散热器芯 片，同时增大正面迎风面积,工程机械用发动机的 风扇消耗功率控制在柴油机标定功率的5%为佳。 冷却金属风扇的驱动功率见表1。4叶片型式一般推荐使用主、副双叶片和双托架结构。由 于工程机械频繁变化的工况，风扇时常承受冲击 载荷，因此一般不采用单叶片单托架结构，以免叶 片根部扭转或断裂。5风扇的平衡作为高速运转的

8、部件，风扇出厂前必须进行静 平衡谄验，否则将对与其联接的部件产生不利的影 响，其不平苗量许用值见表1。如目前工程机械普 逅采用的将风扇直接安装在水泵轴的接盘上的联 接方式，如果风扇的不平衡量过大，会使水泵轴承 受较大额外载荷，特别是由于转速的频繁变化，风 扇频繁的加速减速，将产生较大的冲击载荷，给水 泵的密封和轴承的使用寿命带来十分不利的影响， 同时驱动风扇的皮带的寿命也大大降低。6风扇与散热器及导风罩的配合风扇与导风罩的径向间隙一般应控制在2. 5% 风扇直径内，最大不宜超过3%,否则将大大降低风 扇效率。吸风式风扇在导风罩内的宽度为2/3风 扇叶片宽度，吹风式风扇在导风罩内的宽度以1/3

9、风扇叶片宽度为宜。风扇端面离散热器芯子过近或过远，会出现 无风区或发生回流现象。推荐风扇端面距离散热 器芯子的距离为风扇直径的10炉15%。7风扇的驱动目前国内工程机械用冷却风扇一般是由曲轴前 端皮带轮通过一至二根V型皮带减速带动的。V带 应根据风扇的驱动功率及单根带能传递的基本额定 功率进行合理的选择。一般推荐采用锯齿形或槽形 多层胶带,V带根数Z的计算公式为：28 工程机械,2001 (7)液力传动在大惯量负载上的应用大连液力偶合器厂大惯鼠负载特点之一就是启动转矩很大，稳定 运行后的功率消耗又很小。这便使得工程设计中选 择电机处在两难境地。按实耗功率选择电机,其负载 启动不起来;若选择大容

10、量电机，但电机启动达到稳 定运行后，又处于轻载状态，造成电机资源上的浪 费。为解决这个问题，很多改进措施和新的技术应 运而生。而应用限矩型液力偶合器（以下称液力偶 合器），不失为一种较好的解决办法。1液力偶合器启动运行的功能分析1.1加装液力偶合器可降低电机的机座号电机与大惯量负载之间加装液力偶合器，可降 低电机的机座号，解决电机欠载运行的现象，节电效 果显著（大约可节电15%）,做到电机资源的合理配 置。电机在不装偶合器的启动过程中，由于电机与 负载直接连接，电机的启动转矩须大于负载的启动 转矩才能使负载顺利启动。如图1电机d2的启动转 矩Mr大于负载的启动转矩畅。加装偶合器后，启图1电机与

11、偶合器泵轮的瞰台工作曲线 动瞬间“=0（即静启动），总动转矩为零.从而使电机 小空载启动。也就是电机占在其启动转矩小于负 载:启动缺矩的状态下启动了。启动后，电机d 1沿 曲线升速；偶合器的泵轮则在电机dl的带动下，沿 Mb曲线升速，电机小带动泵轮，转速在从“=0到 这个区间，由于涡轮不转;泵轮 转速只有达到hzq并继续升速时,（在任一转速下Md 与Mb之差即为泵轮的加速力矩），由于 Mg涡轮才开始从零速起步带着负载缓缓升速，直 至与泵轮一起达到额定转速方为启动完毕。Z-KP.K.Kt式中瓦一工况系数，取1.5PehT风扇驱动功率,kWP。单根V带的基本额定功率,kW K。小带轮包角修正系数

12、匕一带长修正系数另外，工程机械也有采用马达驱动风扇的，使 风扇成为独立于发动机之外的一个部件。8风扇的材料目前国内扇叶以碳素结构钢板冲压成型为 主，也有少量采用工程塑料。工程塑料风扇由于质 量轻，惯量小,所以可以通过适当增加叶片数量来 增加风扇流屋，但目前国产工程塑料风扇的可靠 性和使用寿命校低，选择时应注意。工程机械,23】（7）9结束语总之，风扇在选型和匹配时，应进行慎重、周 详的核算，并采用专业风扇厂生产的产品。另外， 还应考虑与散热器的合理匹配。因为风扇不仅承 担了发动机冷却水的散热，同时还负责液压系统 油液的冷却，只有把风扇与散热器合理匹配，冷却 系统的散热能力、整机的综合热平衡才能

13、收到良 好的效果。参数文献1许镇宇，邱宣怀机械零件高等教直出版社,19872许维达主编，中国内燃机学会组编.柴油机动力装置匹 配北京:机械工业出版社.2000通讯地址:山东工程机械厂研究所山东青州市（262500）（收稿日期：2001-03-19）29 Construction Machinery and EquipmentVol.32 No.7A bstracts in EnglishHigh Speed On-ofT Valve ControUed by Micro Computer- A Theoretic Study of Hydraulic Cylinder Force Servo

14、SystemA non-symmetric hydraulic cylinder force servo system of high-speed on-off valve controlled by single-chip micro computer is presented in the article. A mathematical model of the system was established and a dynamic simulation was conducted. This study is of referential value to the design and

15、 application of this kind of hydro-electric control system.Keywords: Single-chip computer High-speedon-off valve Non-symmetric hydraulic cylinder Force servo systemA Primary Discussion on the Selecdon of Design Parameters of Impact Type CompactorsThe correlation between some main deign pan)meteis of

16、 unpact type compactors is analyzed in:b t a tide A method to select the parameters is suggested, which prnts a theoretical basis for the practical design and production of impact type compactors.Keywords: Impact type compactor Kinematic analysis Design parameterAn Analysis about the Stiffness and D

17、amping Characteristics of Oik-gas Suspensions on Construction Vehicles Taking German CXP1032 crane as a research objective and on the basis of theory verification, nonlinear regularity of its stiffoess and damping charaaeristics was studied and described qualitatively and quantitatively with compute

18、r simulation with MATLAB language. It has an instructive function to the furttier study of vibration reduction performance.Keywords: Construction vehicle Oikas suspension Sdfitaess characteristics Damping characteristicsProblems to be Noted in the Selection and Calculation of Slew Rings on Hydraulic

19、 ExcavatorsThrough compaiative calculations of equivalent static load on slew rings of excavators under different work modes, it has been verified that boom lifting is an important operating mode which can not be neglected in the calculation of equivalent static load on slew rings. At the same time,

20、 various equations should be selected according to concrete situation in the calculation of equivalent static load on slew rings.Keywords: Hydraulic excavator Slew ringEquivalent static loadPrimary Discussion about the Features and Trends of Machinery Industry Development at the Beginning of the 21s

21、t CenturyThe features of machinery industry dvebpment at the beginning of the 21 st century are chaa：2rized by the combined uses of modem high and teoiinologi&k The overall trend is indicated as flc x:biiity, igilitv, int 汕gsce and information.Kevwoics: The beginning of the 21st century CIRP Machine

22、ry industry Developing trendMarket Prediction and Economy Analysis of Concrete Pump TrucksThrough an analysis in the production and sales of domestic concrete pump trucks as well as their market demands, and combined with the situation abroad, the developing perspective of domestic concrete pump trucks is evaluatedKeywords: Co