電磁離合風扇的應用研究總結

劉盛勇　覃梅英

（1.廣西玉柴重工有限公司　2.廣西玉林農業學校廣西）

電磁離合風扇的應用研究總結

劉盛勇1覃梅英2

（1.廣西玉柴重工有限公司2.廣西玉林農業學校廣西）

通過介紹電磁離合風扇應用研究背景及跟蹤過程，分析了電磁離合風扇應用效果，提出了電磁離合風扇應用前景。

電磁離合風扇；應用；前景

1　電磁離合風扇應用研究背景

社會文明的發展和生活水平的提高，對機械設備的節能環保提出了更高的要求。在挖掘機的油耗影響因素中，風扇所占的比例為8%～10%，風扇產生的噪音也是機外輻射噪音的主要噪音源。在我國，除華南地區外，從10月到第二年的5月，大部分東區的平均溫度在20 ℃以下，而傳統的風扇與發動機連接都是剛性連接，風扇還是以正常的轉速工作，這就導致在低溫環境下發動機的水溫偏低，噪音大，油耗也毫無意義地損耗。而通過電磁離合器的控制，風扇轉速可根據溫度的高低調節，甚至在低溫時停止運轉，從而使發動機的水溫始終維持在一個較好的范圍，而且通過降低風扇轉速，能達到降噪、節能的效果。

2　電磁離合風扇應用研究跟蹤過程

電磁離合風扇自2015年3月在YC330LC上裝機至2016年2月，機器工作時間為2592.4 h，電磁離合風扇工作時間累計為2525 h，無任何故障出現。跟蹤工作過程記錄如表1、表2所示。

表1　跟蹤工作時間記錄（過4天出廠時工作時間應長于19日的67 h）

表2　跟蹤工作過程記錄

為了更好地收集收據，筆者以及廠家人員先后多次到機器工作的工地進行水溫、油溫、油耗跟蹤測試，另外對電磁離合器的工作磨損間隙及電壓進行檢測，確認電磁離合器的工作是否處于正常狀態。在累計超過2500 h的使用時間內，電磁離合器的磨損、工作電壓均處于標準值之內，沒出現任何故障，機器的水溫、油溫符合使用要求，質量可靠性得到用戶的認可。對噪音的測試，受機器實際的工作環境影響，更多的是和同工地其他機器的主觀對比感受，測試數據不夠齊全。

3　電磁離合風扇應用效果

裝配電磁離合風扇的YC330LC自裝機至2016年2月，機器累計工作超過2525 h，無任何故障出現。跟蹤工作過程記錄數據如表3所示。

表3　跟蹤工作過程記錄數據

3.1油耗分析

按用戶實際使用轉速測試，油耗如表4所示。

表4　油耗測試數據

共測試五次數據，除第二次測試數據因空調壓縮機故障，結果偏小外，其余五次測試結果平均值為24.84 L/h，對比在廠內無電磁離合風扇時的油耗26.82 L/h，每小時平均節油1.98 L/h，節油率為7.38%，按累計使用時間2525 h計算（參考柴油價格5.2元/L），為機主節約成本25997.4元。購買我們機器的機主買有我們YC230、YC330、YC360共六臺挖掘機，其中對這臺裝配電磁離合風扇的YC330特別滿意。而其工地上的另一臺CAT320D的油耗超過30 L/h。因出色的節油效果得到了機主認可，在使用半年后，機主還提出其他幾臺機器加裝電磁離合風扇的需求。

3.2噪音分析

在整個測試過程，受機器工作的環境影響，一直無法進行比較規范、完整的噪音測試。但機主及機手對比同一工地工作的其他機型，機外輻射噪音與YC230LC相當，而且和同一工地干活的卡特比勒CAT320D比明顯低很多。駕駛室內司機耳邊噪音平均值為75.9 dB（左耳74.5 dB，右耳77.3 dB），相比廠內無電磁離合風扇時測試噪音值77.9 dB低了2 dB。機手對機器的噪音方面唯一提出的反映是風扇轉速變化時，噪音突然變大有點不適應，但開久了也習慣了（根據現場調查及機器工作時的水溫、油溫實時監測數據，結合電磁離合器的擋位設定，風扇大部分時間處于低速擋位工作，平均每天有7 ～8次在高速擋位工作，風扇由低速變為高速工作時，噪音明顯加大，每次持續時間不超過20 min，當水溫、油溫下來時，風扇轉速也隨之下降）。

3.3熱平衡效果

對機器的油溫和水溫，除現場測試外，還不間斷地通過GPS傳遞的數據進行監控。無論現場測試數據還是GPS監控數據，水溫和油溫都符合要求。但進入11月后，水溫、油溫偏低，這也反映出風扇能力還是過剩。

3.4電磁離合風扇的工作原理及實際使用質量可靠性分析

電磁離合風扇根據發動機水溫和液壓系統油溫的高低自動啟動和停止，電磁離合器靠線圈的通斷電來控制離合器的接合與分離。當溫度開關閉合時，線圈通電產生磁力吸合“銜鐵”片，離合器處于接合狀態，風扇開始工作。當冷卻水低于設定值時，溫控開關的電路不通，線圈中沒有電流流過，電磁殼體對銜鐵環不產生吸力。銜鐵環在彈簧的張力作用下貼在風扇殼上，與摩擦片分離，此時離合器處于分離狀態，風扇不轉動；當冷卻水溫超過設定值時，溫控開關電路自動接通，線圈通電后電磁殼體產生吸力將銜鐵環壓緊在摩擦片上，此時離合處于結合狀態，風扇隨風扇殼一起被電磁殼體帶動旋轉。無電供應和線圈失控的情況下，應急措施是在風扇殼上備有兩個M6的螺孔，在此兩孔中旋入兩個M6×25或30的螺釘，使銜鐵環壓緊摩擦片，使其機械結合。

在接近一年、累計時間超過2500 h的使用過程中，風扇沒有出現任何故障。除此外，我們和林尼克公司的技術人員對電磁離合器吸合電壓、摩擦片間隙進行了測量，以判斷電磁離合器的工作磨損情況。測量數據如表5所示。

表5　吸合電壓、摩擦片間隙測量數據

實際的使用反饋及檢測數據表明，在YC330LC上裝的電磁離合器風扇樣件質量及可靠性完全滿足使用要求。

3.5YC330LC樣機電磁離合風扇存在問題

通過測試、監控數據以及現場機手的反饋，在YC330LC樣機上加裝的電磁離合風扇存在以下問題；

（1）風扇擋位偏少，特是別進入11月以來，水溫、油溫偏低。后續在優化時增加風扇擋位，從而在低溫環境下降低風扇轉速，進一步優化油耗。

（2）風扇轉速擋位變化時，產生的噪音突變會讓機器操作者有不適感。在這一點上和廠家溝通過，暫時沒有好的解決辦法，需要機手在使用過程中適應。

4　電磁離合風扇應用前景

根據接近一年（2525 h）的跟蹤測試數據，電磁離合風扇可節油約7%，在常用工況下，噪音低2 dB。在現有技術條件下，想進一步優化油耗和噪音，電磁離合風扇是不錯的選擇。和傳統的風扇相比，電磁離合器及控制ECU的成本在2000元左右。除成本外，安裝空間（軸向需要150～250 mm）也是制約電磁離合風扇應用的一個重要因素，特別是在小型液壓挖掘機的緊湊空間里面。綜合考慮，如要推行電磁離合風扇，在13 t以上機型應用是比較理想的選擇，如表6所示。

表6　裝電磁離合風扇節油成本預測

電磁離合風扇在節能降噪的同時減少了廢氣排放，有效延長了發動機壽命。其優勢如下：

（1）冷車啟動時發動機升溫更快，減少廢氣排放，降低風扇噪音。

（2）有效節省發動機的消耗功率約8%～10%。

（3）使發動機保持在最佳工作溫度。

（4）冬季保證暖機溫度，充分發揮暖風機效率，提高舒適性。（5）降低發動機冷態磨損，延長發動機壽命。

目前在汽車行業，如上海申沃、桂林大宇、鄭州宇通、重慶恒通以及金龍客車等，在其高配置特別是出口車型上已經裝配有電磁離合風扇，濰柴、玉柴以及裝配其發動機的高端商用車也在使用。在工程機械市場，電磁離合風扇在一些大噸位的礦用自卸車、裝載機上也有使用。

［1］ 李登龍，王曉嵐.汽車發動機冷卻風扇的匹配及設計［J］.機械產品與科技，2007（19）.

［2］ 張雷鳴.內燃機冷卻系統的優化［D］.濟南：山東大學，2005.

［3］ 劉曉晴，胡軍.電動冷卻風扇低能耗、低噪聲大客車的研發［J］.客車技術與研究，2007，29（6）：19-22.

［4］ 王小荷.電動冷卻風扇在客車上的應用［J］.客車技術與研究，2008，30（5）：27-29.

［5］ 劉瑞林，孫武全.海拔高度對電扇風扇離合器工作特性的影響的試驗研究［J］.汽車技術，2007（10）.

［6］ 熊明壽，鄧玉新.內燃機水冷卻離合器的開發研究［J］.機械設計與研究，1993（1）.

［7］ 朱鵬.新型汽車發動機冷卻風扇智能控制系統的設計［D］.上海：上海大學，2008.

［8］ 徐世勛，王大可.簡談汽車電磁風扇離合器溫控開關［J］.汽車與配件，1990（6）.

劉盛勇（1966—），男，廣西容縣人，助理工程師，研究方向：機械類。