硅油风扇离合器转矩特性试验研究
2017.3
九江职业技术学院学报
(邓平尧：硅油风扇离合器转矩特性试验研究)
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硅油风扇离合器转矩特性试验研究
邓平尧，王荣，肖潇
(九江职业大学，江西九江332000)
摘要：对硅油风扇离合器传动的圆盘形油膜和圆柱形油膜进行力学分析，建立离合器传递转矩的数
学模型。通过试验分析硅油参数对离合器性能的影响，找到硅油风扇离合器合理的硅油参数 组合，为硅油风扇离合器生产厂家设计和改进硅油风扇离合器提供一定的参考。
关键词：硅油风扇离合器；转矩；特性试验
中图分类号：U 464.138文献标识码：A 文章编号：1009-9522 (2017) 03-0015-04
在发动机冷却系统中，冷却风扇消耗的功率占发动机功 率的5% ~8%左右，由于硅油风扇离合器可以根据外界环 境温度和汽车工况调节散热风扇转速，使发动机工作温度适 宜，从而能够在-定程度上有效地减少发动机的能量消耗。 使用硅油风扇离合器后，散热器风扇相比之前转速降低很 多，可以有效降低风扇噪音，所以硅油风扇离合器是一种既 减少风扇功率消耗又降低风扇噪音的新型节能环保产品，在 汽车行业具有很好的市场前景。1
硅油风扇离合器的工作原理
硅油风扇离合器工作腔内在径向有若干圆柱形油膜，在
轴向有若干醜形油膜，圆柱形油膜和圆盘形油膜共同传递 转矩，离合器工作时油娜度保持不变，需要改变离合器转 速时可以通过改变工作腔内的工作液体的用量从而改变油膜 剪切面积的大小进行调速。硅油风扇离合器的主动部分与汽 车发动机相联，被动部分和冷却风扇相联，工作液体为粘度 较大的甲基硅油。当发动机以稳定的转速运转时，如果发动 机水温低，气流的温度低，则双金属片无变形或变形不大, 进油孔封闭或打开很少，工作腔内的硅油充油量少，油膜的 剪切面积小，冷却风扇不转动或转动很慢，以节省燃油、减 小噪声。当发动机温度较高，气流温度较高时，由于双金属 片是两层不同热膨胀系数的金属的组合，在热胀冷缩的作用 下产生推力，打开进油孔，大量的硅油进人工作腔，工作腔 内硅油增多，从而增加了油膜的剪切面积，传递转矩增大, 冷却风扇的转速增高。通过双金属片或是电控元件的控制， 可以使发动机冷却风扇动态控制发动机温度，使得发动机总 是在适宜的温度下工作，节省燃油，降低噪声，并延长发动 机寿命⑴。
2硅油离合器的转矩计算
硅油离合器的油膜形状主要是圆盘形油膜和圆柱形油
膜，可以先求出圆盘形油膜和圆柱形油膜的转矩计算公式, 然后再推导出硅油风扇离合器的转矩计算公式〔〕。2.1
圆盘形油膜传递的转矩计算
dA - 2nrdr ,
到切力：祝=rM 传递转矩：奶-r d f
d
n
(=-"2)r3 dr (1)
h
r2 2叩（（1 -吨）3 ,
T 1 = Jr h r dr
1
=-2-7T //(( 1 - W 2) ( r2 - r 4)
⑵
式中T1—_盘油膜所传递的转矩（N -m );
^一硅油的动力粘度（Pa -s );⑴1一输人轴角速度（rad /s );吨一输出轴角速度（ad /S); h —油膜厚度（m )
收稿日期：2017-07-03
作者简介：邓平尧，九江职业大学助教，研究方向为模具设计与制造。基金项目：2015年江西省教育厅科学技术研究省级立项资助项目（GJJ
151365)