风扇驱动系统介绍 2012
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控制方法为:首先，设定风扇启动温度点；其次，设定控制信号升幅 ，即每1°温差所需的控制信号变化值（即对应泵排量变化值）；再次， 通过三个温度传感器采集温度值，通过控制器比对三个，取最大值和风扇 启动温度做差值，然后通过控制器计算输出控制信号，最终来控制风扇驱 动系统的冷却功率；
风扇驱动系统介绍
© Blue Graphics Concept Sauer-Danfoss
© Blue Graphics Concept Sauer-Danfoss
SAE 2012
摘要
一、风扇驱动系统介绍 二、液压风扇驱动系统典型配置及选型介绍 三、液压风扇驱动系统调试
仅限内部交流
2
风扇驱动系统介绍 机器能量平衡:
带传动也是比较有效的，为什么还要改？
风扇功率法则= K x (引擎转速)³
30.0
25.0 20.0 15.0
Mechanical Fan Power Mechanical Input Power
风扇功率
输入功率
10.0
O冷v却 erc过oo度lin就g等=
5.0
Pow于e浪r W费a！sted
0.0
6 5 4 3 2 1 0 0% 16% 23% 28% 33% 37% 40% 43% 46% 49% 52% 55% 57% 59% 62% 64% 66% 68% 70% 72% 74% 76% 77% 79% 81% 83%
Normalized Fan Speed, % 仅限内部交流
14
液压风扇驱动典型配置介绍 液压比例风扇驱动系统组成：
仅限内部交流
18
Between 20 & 35 HP （可提供的功率范围）
液压风扇驱动典型配置介绍
45系列泵+齿轮马达:
可反向旋转
仅限内部交流
系统效率最高
超过 25 HP
19
液压风扇驱动典型配置介绍
H1泵+M35马达：
Leabharlann Baidu
可以反向旋转 系统效率最好
仅限内部交流
超过 35 HP且需求反向工作
20
液压风扇驱动典型配置介绍 不同液压驱动系统的选择：
仅限内部交流
标准情况下，已发布的风扇曲线是 基于实验室条件下得来的（交换器气流 进出皆为理想状况，无任何阻碍）
–覆盖件对风扇的效率有一定的影响 • 叶片外径距离覆盖件应限制在小 于0.5英寸的范围内；
–风扇前后影响气流流通的障碍物均 能影响风扇的工作效率；
6
风扇驱动系统介绍
机械风扇驱动：
Power, Hp
是否系统配置越高、价格越昂贵的风 扇驱动系统越好呢？
答案是：否！
仅限内部交流
21
液压风扇驱动典型配置介绍 风扇驱动系统元件选型：
仅限内部交流
22
液压风扇驱动典型配置介绍
风扇驱动系统元件选型：
首先，需发动机厂家提供发动机功率曲线，由此获取发动机最大功率 点；其次，需发动机厂家提供发动机最高速度和发动机最高怠速和最低怠 速；再次，需风扇厂家提供风扇的冷却功率曲线，确定风扇的切线速度； 最后，通过发动机转速和风扇切线速度及风扇驱动扭矩来确定风扇驱动马 达及泵；
排气管 24%
38%
阻止热空气再循环 空调 散热器及 百叶窗
38%
100°F 气流 空气冷却器
仅限内部交流
3
风扇驱动系统介绍
仅限内部交流
4
市场及应用
仅限内部交流
5
风扇驱动系统介绍 冷却系统- 背景
热交换由气流团经过交换器（散热器）来决定
注: 交换至环境中的热量是由进入交换器的气流温度来决定的； 因此，务必要避免热空气的内循环；
• 引擎设定速度：“风扇设定转速 触发时的发动机转速，该速度等 于或小于所需最大冷却功率时对 应的引擎速度”
最大热功率消耗点 (最大冷却功率需求点)
仅限内部交流
9
风扇驱动系统介绍
风扇马达转速设计点– “当心”
在此应该指出：风扇驱动系统的设计点并不
是发动机处于最大散热条件时的引擎转速；
由于低于设计点的最大风扇转速和引擎转速是 成比例的，因此系统的设计者被建议去评估最大的 热消耗点；
cb
Q /Q =热交换增量
cb
仅限内部交流
12
风扇驱动系统介绍
环境温度的影响?
T − T Coolant
ActualAmb
= Cooling _ Effectiveness
T − T Coolant MaxAmbient
冷却系统设计:
引擎的额定功率
T
Coolant
=
212ºF
T
Max
Ambient
通过检查热消耗和引擎转速的比例关系是最成 熟的检测该设定点的方法；
仅限内部交流
10
风扇驱动系统介绍
增加风扇速度意味着什么? 风扇噪音 (N /N )^5
cb
Nc/Nb：风扇转速增量
实际增加3db的噪 音，人耳所感知的 为双倍的音量；
欧洲噪音法规:
仅限内部交流
11
风扇驱动系统介绍
增加热量消耗意味着什么? 风扇功率 (Q /Q )^3
仅限内部交流
23
液压风扇驱动典型配置介绍 风扇驱动系统元件选型：
仅限内部交流
24
液压风扇驱动典型配置介绍
液压风扇驱动系统调试：
风扇驱动系统通过控制器来控制风扇的功率和转速，对于发动机风扇 驱动系统，控制器分别通过三个温度传感器来检测发动机水温、油温及空 气温度获取信号，然后通过控制器进行信号的比对和计算，最终通过控制 器输出控制信号给变量泵的变量机构或马达的比例压力阀，由此来调节风 扇驱动系统的转速和冷却功率；
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
Engine Speed (rpm)
仅限内部交流
7
风扇驱动系统介绍 风扇转速和引擎转速：
仅限内部交流
8
风扇驱动系统介绍
风扇马达设计转速和引擎转速设定点:
• 风扇设定转速定义如下: “最大 功率条件下所需的最大风扇转速； 这个转速等于或略大于系统最大 冷却功率需求的风扇转速。”
=
122ºF
108°F 消耗 60% 的风扇 总功率
仅限内部交流
13
Normalized Time at Speed, %
液压风扇驱动典型配置介绍
标准非公路机械工作周期:
Fan Operating Speed Histogram Normalized Fan Speed, % = {(N actual) / N Max Applied} * 100
仅限内部交流
15
液压风扇驱动典型配置介绍 液压比例风扇驱动系统组成：
仅限内部交流
16
液压风扇驱动典型配置介绍
定量马达和定量泵系统:
不能反向旋转
较好的系统效率
仅限内部交流
Up to 25 HP
17
液压风扇驱动典型配置介绍
串连定量泵和定量马达
多路阀：
包括：卸荷阀、方向阀、旁通阀；
可反向旋转
系统效率更高
风扇驱动系统介绍
© Blue Graphics Concept Sauer-Danfoss
© Blue Graphics Concept Sauer-Danfoss
SAE 2012
摘要
一、风扇驱动系统介绍 二、液压风扇驱动系统典型配置及选型介绍 三、液压风扇驱动系统调试
仅限内部交流
2
风扇驱动系统介绍 机器能量平衡:
带传动也是比较有效的，为什么还要改？
风扇功率法则= K x (引擎转速)³
30.0
25.0 20.0 15.0
Mechanical Fan Power Mechanical Input Power
风扇功率
输入功率
10.0
O冷v却 erc过oo度lin就g等=
5.0
Pow于e浪r W费a！sted
0.0
6 5 4 3 2 1 0 0% 16% 23% 28% 33% 37% 40% 43% 46% 49% 52% 55% 57% 59% 62% 64% 66% 68% 70% 72% 74% 76% 77% 79% 81% 83%
Normalized Fan Speed, % 仅限内部交流
14
液压风扇驱动典型配置介绍 液压比例风扇驱动系统组成：
仅限内部交流
18
Between 20 & 35 HP （可提供的功率范围）
液压风扇驱动典型配置介绍
45系列泵+齿轮马达:
可反向旋转
仅限内部交流
系统效率最高
超过 25 HP
19
液压风扇驱动典型配置介绍
H1泵+M35马达：
Leabharlann Baidu
可以反向旋转 系统效率最好
仅限内部交流
超过 35 HP且需求反向工作
20
液压风扇驱动典型配置介绍 不同液压驱动系统的选择：
仅限内部交流
标准情况下，已发布的风扇曲线是 基于实验室条件下得来的（交换器气流 进出皆为理想状况，无任何阻碍）
–覆盖件对风扇的效率有一定的影响 • 叶片外径距离覆盖件应限制在小 于0.5英寸的范围内；
–风扇前后影响气流流通的障碍物均 能影响风扇的工作效率；
6
风扇驱动系统介绍
机械风扇驱动：
Power, Hp
是否系统配置越高、价格越昂贵的风 扇驱动系统越好呢？
答案是：否！
仅限内部交流
21
液压风扇驱动典型配置介绍 风扇驱动系统元件选型：
仅限内部交流
22
液压风扇驱动典型配置介绍
风扇驱动系统元件选型：
首先，需发动机厂家提供发动机功率曲线，由此获取发动机最大功率 点；其次，需发动机厂家提供发动机最高速度和发动机最高怠速和最低怠 速；再次，需风扇厂家提供风扇的冷却功率曲线，确定风扇的切线速度； 最后，通过发动机转速和风扇切线速度及风扇驱动扭矩来确定风扇驱动马 达及泵；
排气管 24%
38%
阻止热空气再循环 空调 散热器及 百叶窗
38%
100°F 气流 空气冷却器
仅限内部交流
3
风扇驱动系统介绍
仅限内部交流
4
市场及应用
仅限内部交流
5
风扇驱动系统介绍 冷却系统- 背景
热交换由气流团经过交换器（散热器）来决定
注: 交换至环境中的热量是由进入交换器的气流温度来决定的； 因此，务必要避免热空气的内循环；
• 引擎设定速度：“风扇设定转速 触发时的发动机转速，该速度等 于或小于所需最大冷却功率时对 应的引擎速度”
最大热功率消耗点 (最大冷却功率需求点)
仅限内部交流
9
风扇驱动系统介绍
风扇马达转速设计点– “当心”
在此应该指出：风扇驱动系统的设计点并不
是发动机处于最大散热条件时的引擎转速；
由于低于设计点的最大风扇转速和引擎转速是 成比例的，因此系统的设计者被建议去评估最大的 热消耗点；
cb
Q /Q =热交换增量
cb
仅限内部交流
12
风扇驱动系统介绍
环境温度的影响?
T − T Coolant
ActualAmb
= Cooling _ Effectiveness
T − T Coolant MaxAmbient
冷却系统设计:
引擎的额定功率
T
Coolant
=
212ºF
T
Max
Ambient
通过检查热消耗和引擎转速的比例关系是最成 熟的检测该设定点的方法；
仅限内部交流
10
风扇驱动系统介绍
增加风扇速度意味着什么? 风扇噪音 (N /N )^5
cb
Nc/Nb：风扇转速增量
实际增加3db的噪 音，人耳所感知的 为双倍的音量；
欧洲噪音法规:
仅限内部交流
11
风扇驱动系统介绍
增加热量消耗意味着什么? 风扇功率 (Q /Q )^3
仅限内部交流
23
液压风扇驱动典型配置介绍 风扇驱动系统元件选型：
仅限内部交流
24
液压风扇驱动典型配置介绍
液压风扇驱动系统调试：
风扇驱动系统通过控制器来控制风扇的功率和转速，对于发动机风扇 驱动系统，控制器分别通过三个温度传感器来检测发动机水温、油温及空 气温度获取信号，然后通过控制器进行信号的比对和计算，最终通过控制 器输出控制信号给变量泵的变量机构或马达的比例压力阀，由此来调节风 扇驱动系统的转速和冷却功率；
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
Engine Speed (rpm)
仅限内部交流
7
风扇驱动系统介绍 风扇转速和引擎转速：
仅限内部交流
8
风扇驱动系统介绍
风扇马达设计转速和引擎转速设定点:
• 风扇设定转速定义如下: “最大 功率条件下所需的最大风扇转速； 这个转速等于或略大于系统最大 冷却功率需求的风扇转速。”
=
122ºF
108°F 消耗 60% 的风扇 总功率
仅限内部交流
13
Normalized Time at Speed, %
液压风扇驱动典型配置介绍
标准非公路机械工作周期:
Fan Operating Speed Histogram Normalized Fan Speed, % = {(N actual) / N Max Applied} * 100
仅限内部交流
15
液压风扇驱动典型配置介绍 液压比例风扇驱动系统组成：
仅限内部交流
16
液压风扇驱动典型配置介绍
定量马达和定量泵系统:
不能反向旋转
较好的系统效率
仅限内部交流
Up to 25 HP
17
液压风扇驱动典型配置介绍
串连定量泵和定量马达
多路阀：
包括：卸荷阀、方向阀、旁通阀；
可反向旋转
系统效率更高