劉盛勇　覃梅英

（1.廣西玉柴重工有限公司　2.廣西玉林農(nóng)業(yè)學(xué)校廣西）

電磁離合風(fēng)扇的應(yīng)用研究總結(jié)

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(nóng)業(yè)學(xué)校廣西）

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

電磁離合風(fēng)扇；應(yīng)用；前景

1　電磁離合風(fēng)扇應(yīng)用研究背景

社會(huì)文明的發(fā)展和生活水平的提高，對(duì)機(jī)械設(shè)備的節(jié)能環(huán)保提出了更高的要求。在挖掘機(jī)的油耗影響因素中，風(fēng)扇所占的比例為8%～10%，風(fēng)扇產(chǎn)生的噪音也是機(jī)外輻射噪音的主要噪音源。在我國，除華南地區(qū)外，從10月到第二年的5月，大部分東區(qū)的平均溫度在20 ℃以下，而傳統(tǒng)的風(fēng)扇與發(fā)動(dòng)機(jī)連接都是剛性連接，風(fēng)扇還是以正常的轉(zhuǎn)速工作，這就導(dǎo)致在低溫環(huán)境下發(fā)動(dòng)機(jī)的水溫偏低，噪音大，油耗也毫無意義地?fù)p耗。而通過電磁離合器的控制，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速可根據(jù)溫度的高低調(diào)節(jié)，甚至在低溫時(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的水溫始終維持在一個(gè)較好的范圍，而且通過降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，能達(dá)到降噪、節(jié)能的效果。

2　電磁離合風(fēng)扇應(yīng)用研究跟蹤過程

電磁離合風(fēng)扇自2015年3月在YC330LC上裝機(jī)至2016年2月，機(jī)器工作時(shí)間為2592.4 h，電磁離合風(fēng)扇工作時(shí)間累計(jì)為2525 h，無任何故障出現(xiàn)。跟蹤工作過程記錄如表1、表2所示。

表1　跟蹤工作時(shí)間記錄（過4天出廠時(shí)工作時(shí)間應(yīng)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(jù)，筆者以及廠家人員先后多次到機(jī)器工作的工地進(jìn)行水溫、油溫、油耗跟蹤測試，另外對(duì)電磁離合器的工作磨損間隙及電壓進(jìn)行檢測，確認(rèn)電磁離合器的工作是否處于正常狀態(tài)。在累計(jì)超過2500 h的使用時(shí)間內(nèi)，電磁離合器的磨損、工作電壓均處于標(biāo)準(zhǔn)值之內(nèi)，沒出現(xiàn)任何故障，機(jī)器的水溫、油溫符合使用要求，質(zhì)量可靠性得到用戶的認(rèn)可。對(duì)噪音的測試，受機(jī)器實(shí)際的工作環(huán)境影響，更多的是和同工地其他機(jī)器的主觀對(duì)比感受，測試數(shù)據(jù)不夠齊全。

3　電磁離合風(fēng)扇應(yīng)用效果

裝配電磁離合風(fēng)扇的YC330LC自裝機(jī)至2016年2月，機(jī)器累計(jì)工作超過2525 h，無任何故障出現(xiàn)。跟蹤工作過程記錄數(shù)據(jù)如表3所示。

表3　跟蹤工作過程記錄數(shù)據(jù)

3.1油耗分析

按用戶實(shí)際使用轉(zhuǎn)速測試，油耗如表4所示。

表4　油耗測試數(shù)據(jù)

共測試五次數(shù)據(jù)，除第二次測試數(shù)據(jù)因空調(diào)壓縮機(jī)故障，結(jié)果偏小外，其余五次測試結(jié)果平均值為24.84 L/h，對(duì)比在廠內(nèi)無電磁離合風(fēng)扇時(shí)的油耗26.82 L/h，每小時(shí)平均節(jié)油1.98 L/h，節(jié)油率為7.38%，按累計(jì)使用時(shí)間2525 h計(jì)算（參考柴油價(jià)格5.2元/L），為機(jī)主節(jié)約成本25997.4元。購買我們機(jī)器的機(jī)主買有我們YC230、YC330、YC360共六臺(tái)挖掘機(jī)，其中對(duì)這臺(tái)裝配電磁離合風(fēng)扇的YC330特別滿意。而其工地上的另一臺(tái)CAT320D的油耗超過30 L/h。因出色的節(jié)油效果得到了機(jī)主認(rèn)可，在使用半年后，機(jī)主還提出其他幾臺(tái)機(jī)器加裝電磁離合風(fēng)扇的需求。

3.2噪音分析

在整個(gè)測試過程，受機(jī)器工作的環(huán)境影響，一直無法進(jìn)行比較規(guī)范、完整的噪音測試。但機(jī)主及機(jī)手對(duì)比同一工地工作的其他機(jī)型，機(jī)外輻射噪音與YC230LC相當(dāng)，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(nèi)司機(jī)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(nèi)無電磁離合風(fēng)扇時(shí)測試噪音值77.9 dB低了2 dB。機(jī)手對(duì)機(jī)器的噪音方面唯一提出的反映是風(fēng)扇轉(zhuǎn)速變化時(shí)，噪音突然變大有點(diǎn)不適應(yīng)，但開久了也習(xí)慣了（根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及機(jī)器工作時(shí)的水溫、油溫實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合電磁離合器的擋位設(shè)定，風(fēng)扇大部分時(shí)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(fēng)扇由低速變?yōu)楦咚俟ぷ鲿r(shí)，噪音明顯加大，每次持續(xù)時(shí)間不超過20 min，當(dāng)水溫、油溫下來時(shí)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速也隨之下降）。

3.3熱平衡效果

對(duì)機(jī)器的油溫和水溫，除現(xiàn)場測試外，還不間斷地通過GPS傳遞的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。無論現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)還是GPS監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，水溫和油溫都符合要求。但進(jìn)入11月后，水溫、油溫偏低，這也反映出風(fēng)扇能力還是過剩。

3.4電磁離合風(fēng)扇的工作原理及實(shí)際使用質(zhì)量可靠性分析

電磁離合風(fēng)扇根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫和液壓系統(tǒng)油溫的高低自動(dòng)啟動(dòng)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(dāng)溫度開關(guān)閉合時(shí)，線圈通電產(chǎn)生磁力吸合“銜鐵”片，離合器處于接合狀態(tài)，風(fēng)扇開始工作。當(dāng)冷卻水低于設(shè)定值時(shí)，溫控開關(guān)的電路不通，線圈中沒有電流流過，電磁殼體對(duì)銜鐵環(huán)不產(chǎn)生吸力。銜鐵環(huán)在彈簧的張力作用下貼在風(fēng)扇殼上，與摩擦片分離，此時(shí)離合器處于分離狀態(tài)，風(fēng)扇不轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)冷卻水溫超過設(shè)定值時(shí)，溫控開關(guān)電路自動(dòng)接通，線圈通電后電磁殼體產(chǎn)生吸力將銜鐵環(huán)壓緊在摩擦片上，此時(shí)離合處于結(jié)合狀態(tài)，風(fēng)扇隨風(fēng)扇殼一起被電磁殼體帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。無電供應(yīng)和線圈失控的情況下，應(yīng)急措施是在風(fēng)扇殼上備有兩個(gè)M6的螺孔，在此兩孔中旋入兩個(gè)M6×25或30的螺釘，使銜鐵環(huán)壓緊摩擦片，使其機(jī)械結(jié)合。

在接近一年、累計(jì)時(shí)間超過2500 h的使用過程中，風(fēng)扇沒有出現(xiàn)任何故障。除此外，我們和林尼克公司的技術(shù)人員對(duì)電磁離合器吸合電壓、摩擦片間隙進(jìn)行了測量，以判斷電磁離合器的工作磨損情況。測量數(shù)據(jù)如表5所示。

表5　吸合電壓、摩擦片間隙測量數(shù)據(jù)

實(shí)際的使用反饋及檢測數(shù)據(jù)表明，在YC330LC上裝的電磁離合器風(fēng)扇樣件質(zhì)量及可靠性完全滿足使用要求。

3.5YC330LC樣機(jī)電磁離合風(fēng)扇存在問題

通過測試、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)以及現(xiàn)場機(jī)手的反饋，在YC330LC樣機(jī)上加裝的電磁離合風(fēng)扇存在以下問題；

（1）風(fēng)扇擋位偏少，特是別進(jìn)入11月以來，水溫、油溫偏低。后續(xù)在優(yōu)化時(shí)增加風(fēng)扇擋位，從而在低溫環(huán)境下降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，進(jìn)一步優(yōu)化油耗。

（2）風(fēng)扇轉(zhuǎn)速擋位變化時(shí)，產(chǎn)生的噪音突變會(huì)讓機(jī)器操作者有不適感。在這一點(diǎn)上和廠家溝通過，暫時(shí)沒有好的解決辦法，需要機(jī)手在使用過程中適應(yīng)。

4　電磁離合風(fēng)扇應(yīng)用前景

根據(jù)接近一年（2525 h）的跟蹤測試數(shù)據(jù)，電磁離合風(fēng)扇可節(jié)油約7%，在常用工況下，噪音低2 dB。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，想進(jìn)一步優(yōu)化油耗和噪音，電磁離合風(fēng)扇是不錯(cuò)的選擇。和傳統(tǒng)的風(fēng)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(fēng)扇應(yīng)用的一個(gè)重要因素，特別是在小型液壓挖掘機(jī)的緊湊空間里面。綜合考慮，如要推行電磁離合風(fēng)扇，在13 t以上機(jī)型應(yīng)用是比較理想的選擇，如表6所示。

表6　裝電磁離合風(fēng)扇節(jié)油成本預(yù)測

電磁離合風(fēng)扇在節(jié)能降噪的同時(shí)減少了廢氣排放，有效延長了發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。其優(yōu)勢(shì)如下：

（1）冷車啟動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)升溫更快，減少廢氣排放，降低風(fēng)扇噪音。

（2）有效節(jié)省發(fā)動(dòng)機(jī)的消耗功率約8%～10%。

（3）使發(fā)動(dòng)機(jī)保持在最佳工作溫度。

（4）冬季保證暖機(jī)溫度，充分發(fā)揮暖風(fēng)機(jī)效率，提高舒適性。（5）降低發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)磨損，延長發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。

目前在汽車行業(yè)，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(jīng)裝配有電磁離合風(fēng)扇，濰柴、玉柴以及裝配其發(fā)動(dòng)機(jī)的高端商用車也在使用。在工程機(jī)械市場，電磁離合風(fēng)扇在一些大噸位的礦用自卸車、裝載機(jī)上也有使用。

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劉盛勇（1966—），男，廣西容縣人，助理工程師，研究方向：機(jī)械類。