电控硅油风扇离合器的改进_魏宸官

第19卷　第3期1999年6月北京理工大学学报

J o urnal of Beijing Institute o f Technolog y V o l.19　No.3Jun.1999

电控硅油风扇离合器的改进

†魏宸官(北京理工大学车辆工程学院,北京　100081)　范剑平(中国农业机械化科学研究院,北京　100083)

摘　要　目的　研究提高已有电控硅油风扇离合器的闭阀及排空特性.方法　对已有电

控硅油风扇离合器在不同的粘度和加油量下进行台架试验,通过分析试验数据,找出已有

电控硅油风扇离合器的不足,从排油机构和电控机构上进行改进,并对改进后的电控硅油

风扇离合器进行台架试验和试验分析.结果　改进后的电控硅油风扇离合器的排空转速

由原来的2400r min -1降到1000r min -1,调速时间由原 3.0min 降到 1.0～ 1.5min,闭

阀、排空特性和调速灵敏特性均有较大提高,能够满足使用要求.结论　经试验证明,对电

控机构和排油机构的改进是成功的,该电控硅油风扇离合器有较好的工程应用前景.

关键词　硅油风扇离合器;电控机构;排油机构

分类号　U 270.1;U 270.383

收稿日期:19980414

†“九五”国防科技预研基金资助项目

传统的硅油风扇离合器,大多采用双金属片控制,冷却风扇和硅油风扇离合器布置在水箱和发动机之间,通过迎风气流,双金属片很容易感受到冷却水温度的变化,从而控制硅油风扇离合器的转速,进而调节风扇的冷却强度[1].这在冷却系统布置较方便的发动机前置的车辆上是可行的,而对于中、后置冷却系统,由于没有迎风气流,双金属片并不能很灵敏地感受到冷却水温的变化,因此不能很好地对冷却强度进行调节.为解决硅油风扇离合器在冷却系统上的应用,最佳方案是采用电磁控制取代传统的双金属片控制,以提高离合器的调速灵敏性[2].此外,电控硅油风扇离合器同样可用于前置发动机上.国内目前还没有电控硅油风扇离合器研制成功,也未见有成功的电控机构的报道.作者对已有的电控硅油风扇离合器进行了台架试验,并对其排油机构和电控机构进行了改进,本文介绍了改进过程和台架试验结果.

1　已有电控硅油风扇离合器的结构

已有的电控机构主要由线圈、吸盘、销轴、阀片,关阀弹簧等组成.线圈通过轴承安装在硅油离合器的输出轴上,轴向位置固定,在离合器工作时,线圈不随输出轴旋转.吸盘与阀片通过销轴连成一体,一起移动.当线圈未通电时,回位弹簧把阀片压紧在进油口上,离合器处于闭阀状态,工作腔内的硅油由排油口排出,工作腔内油量减少,输出轴转速下降.当电磁铁通电时,在电磁力的作用下,吸盘向线圈方向移动,克服回位弹簧的弹簧力带动阀片移动,打开进油口,离合器处于开阀状态,硅油由储油腔经进油口进入工作腔,工作腔内油量增加,输出轴转速上升.

已有硅油风扇离合器排油机构采用双面环槽,即轴输入轴输出形式.排油机构采用端面排油.

DOI:10.15918/j.t b i t1001-0645.1999.03.012

2　已有电控硅油风扇离合器的试验

2.1　试验内容

①使用同一粘度的硅油,在不同加油量V (150～250m L)下进行离合器的开阀和闭阀试验;

②使用不同粘度ν(1000～2000mm 2 s -1)的硅油,重做与①相同的试验;

③在每种粘度和加油量下,测量离合器的排空转速,在该转速下停留3.0min,测量输出转速.

2.2　试验结果及分析

图1为不同加油量在不同工况及不同粘度下的输出转速n 2与输入转速n 1的关系图

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图1　不同加油量下输出转速与输入转速的关系

从图1可以得到以下结论:

①ν=1000mm 2 s -1,V <300m L 及ν=2000mm 2 s -1,V =150m L 时,开阀状态下,n 1=3000r min -1,n 2<2700r min -1时,高速运转传动比小于90%,不合符要求;②ν=1000mm 2 s -1,V =350m L 及ν=2000mm 2 s -1,V >150m L 时,离合器不能排

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空,不符合要求;

③ν=1000mm2s-1,V=300m L时,闭阀状态下,硅油离合器在2500r min-1下开始排空,3.0min内转速下降为1550r min-1.

在这种机构中,电控机构成败关键在于吸盘的动作是否灵活可靠.在已有的电控机构中,阀片、输出轴及支承电磁铁的轴承均由导磁及磁化作用较强的铁质材料制成,当线圈通电后,线圈产生的磁场磁化输出轴,输出轴产生一个与电磁铁磁场相反的磁场,阻碍吸盘向线圈方向运动.当阀片处于关阀位置时,吸盘距离线圈较远,移动困难,阀片难以打开.

3　对已有电控硅油风扇离合器的改进

3.1　对离合器电控机构的改进

鉴于上述电控机构存在的问题,作者对电控机构的改进主要集中在材料的改进上.为了避免输出轴大端面磁化后对吸盘的动作产生不良影响,新的电磁控制机构中输出轴采用抗磁材料.吸盘采用磁性较好的低碳钢材料,原带凸缘的吸盘改为平吸盘,以减小高速时的偏心力.销轴上的O形密封圈由两个改为一个,以减小销轴运动阻力,并对销轴采取润滑脂润滑.此外对压盘和弹簧也进行了相应改进.另外,为了保证3根联动销轴的同心,在加工过程中将3个销孔与吸盘上的3个孔配钻孔.

3.2　对离合器排油机构的改进

通过试验可知,已有离合器存在排空转速高和排空后输出转速高等缺点,改进后的离合器的排油机构采用径向排油机构,主动盘的凸缘加宽以防止泄漏.取排油间隙0.35m m,凸台高度 2.00mm,排油空直径2.00mm.

4　电控硅油风扇离合器的台架试验

4.1　试验目的

①确定现有硅油风扇离合器是否具有调速性;②确定硅油加入量对离合器性能的影响,并确定最佳加油量;③确定硅油粘度对离合器性能的影响,并确定使用硅油的粘度;④测定硅油离合的排空转速和排空后的输出转速;⑤确定硅油离合器的排空时间;⑥确定电控机构是否灵活可靠.

4.2　试验内容

①使用同一粘度的硅油,在不同加油量(150～300m L)下进行离合器的开阀和闭阀试验;

②使用不同粘度(1000,2000mm2s-1)的硅油,重做与1相同的试验;③在每种粘度和加油量下,测量离合器的排空转速.

4.3　试验数据及处理

图2为试验得出的不同加油量在不同工况及不同粘度下输出转速与输入转速关系图.