風(fēng)扇噪聲及設(shè)計資料

1、發(fā)動機(jī)噪聲寧波雪龍汽車風(fēng)扇制造有限公司 一、一、聲學(xué)基本知識聲學(xué)基本知識二、二、發(fā)動機(jī)噪聲源發(fā)動機(jī)噪聲源三、三、風(fēng)扇設(shè)計風(fēng)扇設(shè)計四、四、發(fā)動機(jī)降噪措施發(fā)動機(jī)降噪措施1、聲波聲波的波長、頻率和聲速的波長、頻率和聲速聲音傳播時，由于發(fā)聲體的振動使周圍的空氣形成周期性的疏密狀態(tài)，兩個相鄰密集或相鄰稀疏間的距離稱之為波長（）。即振動經(jīng)過一個周期（T），聲波傳播的距離。每秒媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動的次數(shù)，稱為頻率f。顯然，f=1/T。頻率和波長的乘積，就是聲速，用C表示，單位（m/s）。C=f 2、聲能量、聲功率和聲強(qiáng)聲能量、聲功率和聲強(qiáng)聲波傳播中，一方面使媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在 平衡位置附近來回振動，獲取振動動能，同時在媒質(zhì)

2、中產(chǎn)生了壓縮和膨脹的疏密過程，使媒質(zhì)具有形變的勢能，兩部分能量之和，就是聲能量。聲功率：聲源在單位時間內(nèi)輻射的總能量稱為聲源的聲功率W，單位為瓦。聲強(qiáng)：在自由聲場中，單位時間在垂直于波的傳播方向上單位面積所通過的聲能量，稱為聲場，用I表示。（W/m2）一、聲學(xué)的基本知識一、聲學(xué)的基本知識 3 3、聲聲波的反射、折射和透射波的反射、折射和透射 聲波入射到兩媒質(zhì)分界處時，一般會在原來的媒質(zhì)中發(fā)生反射聲波，同時還有一部分聲波將透射到界面另一側(cè)的第二種媒質(zhì)中。4 4、聲聲波的疊加波的疊加設(shè)聲場中存在P1、P2、P3Pn，n個獨(dú)立聲波，在某點(diǎn)總聲壓疊加原理為 n P=P1+P2+Pn=Pi i=1如果兩

3、個聲波頻率相同,他們之間的相位差僅與空間位置有關(guān)，對于固定地點(diǎn)，則相位差恒定，此時將發(fā)生聲波干涉。在一般的噪聲問題中，所遇到的聲波頻率不同，或不存在固定的相位差，或者兩者都有，那么將不發(fā)生干涉。5 5、 級與分貝的概念級與分貝的概念 在我們所處的聲學(xué)環(huán)境中，會遇到聲場從弱到強(qiáng)范圍很寬的各種聲音。在如此廣闊范圍的能量變化，直接使用聲功率和聲壓的數(shù)值很不方便，在聲學(xué)中普遍使用對數(shù)坐標(biāo)來度量聲壓、聲強(qiáng)、聲功率，分別成為聲壓級、聲強(qiáng)級和聲功率級，單位用分貝(dB )表示。汽車發(fā)動機(jī)噪聲按照其來源分成燃燒噪聲燃燒噪聲、機(jī)械噪聲機(jī)械噪聲、表面輻射噪聲和空氣動力學(xué)噪聲表面輻射噪聲和空氣動力學(xué)噪聲。燃油在氣缸

4、內(nèi)燃燒，壓力急劇升高，相當(dāng)于無數(shù)個小錘敲擊氣缸，引發(fā)氣缸和其他零部件的振動，這就是燃燒噪聲。發(fā)動機(jī)零件運(yùn)動方向和速度大小的不斷變化造成各種沖擊力，也引發(fā)振動，這是機(jī)械噪聲。各種振動傳到發(fā)動機(jī)表面而發(fā)出的噪聲是表面輻射噪聲。而空氣動力噪聲，就是發(fā)動機(jī)空氣流動時產(chǎn)生的噪聲。振動與噪聲是一對孿生兄弟發(fā)動機(jī)噪聲主要由振動引起，而發(fā)動機(jī)振動還會引發(fā)汽車車身的振動與噪聲。國際上和我國都對內(nèi)燃機(jī)噪聲制定了嚴(yán)格的限制標(biāo)準(zhǔn)，跟排放法規(guī)一樣，如果噪聲超過了法規(guī)限值，同樣不容許出廠銷售。所以汽車發(fā)動機(jī)廠家現(xiàn)在都把降低發(fā)動機(jī)振動與噪聲作為一項(xiàng)頭等重要任務(wù)。就燃燒噪聲燃燒噪聲而言，柴油機(jī)比汽油機(jī)更為突出。為了降低柴油機(jī)

5、的燃燒噪聲，可以推遲噴油，使燃燒平緩，但都會使發(fā)動機(jī)的動力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性下降。電子控制可以在這兩者之間達(dá)到最佳的折衷、匹配。冷發(fā)動機(jī)的噪聲比熱發(fā)動機(jī)更大。一項(xiàng)最重要的解決措施是，在將大量柴油噴入氣缸之前先噴入一小部分柴油，也可以將原本一次噴入的柴油分四次甚至五次噴入。二、發(fā)動機(jī)噪聲源二、發(fā)動機(jī)噪聲源汽車發(fā)動機(jī)機(jī)械噪聲汽車發(fā)動機(jī)機(jī)械噪聲的種類很多，提高零件加工精度是降低機(jī)械噪聲最有效的辦法。較大型的發(fā)動機(jī)還要避免曲軸扭振，否則，不僅發(fā)動機(jī)自身的噪聲大，整車也會受它的影響而產(chǎn)生劇烈的振動。單缸機(jī)、兩缸機(jī)和四缸機(jī)還必須配置平衡軸。為降低氣門傳動鏈零件之間的噪聲，必須采用液壓補(bǔ)償元件，如液壓挺桿等。

6、可是，如果機(jī)油壓力不夠，或者機(jī)油中混入太多的空氣，液壓挺桿也會產(chǎn)生噪聲。此外，齒輪傳動也會發(fā)出噪聲。發(fā)動機(jī)的所有零件磨損到一定程度都必須更換，否則噪聲更嚴(yán)重。表面輻射噪聲表面輻射噪聲跟零件剛度有關(guān)。薄壁零件要用加強(qiáng)筋減少振動和噪聲。這就跟敲鑼一樣，如果用手捂住鑼面，鑼聲會立刻止住。設(shè)計時可用計算機(jī)仿真，預(yù)測零件的噪聲大小，不斷加以改進(jìn)?？諝鈩恿π阅茉肼暱諝鈩恿π阅茉肼曋饕膳艢庠肼?、冷卻風(fēng)扇、散熱水箱、轉(zhuǎn)動主軸震動等引起。降低排氣噪聲的有效方法是使用消聲器。風(fēng)扇噪聲是由旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲組成。旋轉(zhuǎn)噪聲由旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇葉片切割空氣氣流產(chǎn)生周期性振動而引起。渦流噪聲是氣流在旋轉(zhuǎn)的葉片截面上分離時，由于氣

7、體具有粘性，使滑脫或分裂成一系列的漩渦流，從而輻射一種非穩(wěn)定的流動噪聲。第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述汽車?yán)鋮s風(fēng)扇是汽車發(fā)動機(jī)冷卻系中的一個重要部件之一，以下簡稱風(fēng)扇。風(fēng)扇消耗功率約占發(fā)動機(jī)額定功率的3%10%（電動風(fēng)扇除外）。如果設(shè)計優(yōu)良、風(fēng)扇安裝及匹配合理，則風(fēng)扇在工作時消耗功率僅為發(fā)動機(jī)額定功率的3%5%。為保證汽車發(fā)動機(jī)的正常工作，對風(fēng)扇設(shè)計提出各種要求：需要風(fēng)扇提供足夠的風(fēng)量；有一定的風(fēng)扇壓頭值以克服系統(tǒng)阻力；風(fēng)扇直徑對散熱器芯部的覆蓋面積要足夠大，使通過散熱器的風(fēng)速均勻；在要求風(fēng)量大的同時要求風(fēng)扇消耗功率要小、靜效率要高且等效率區(qū)域?qū)掗熞箫L(fēng)扇盡可能在高效率區(qū)域工作；要求風(fēng)扇結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)

8、量輕、噪音小、適合大量生產(chǎn)、成本低，采用風(fēng)扇護(hù)風(fēng)罩避免回流損失等。因此風(fēng)扇設(shè)計和安裝條件、匹配合理與否對汽車發(fā)動機(jī)有效的工作起著至關(guān)重要的作用。需要指出的是由于汽車工業(yè)及相關(guān)工業(yè)的發(fā)展，進(jìn)入80年代以來，在風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)設(shè)計及驅(qū)動方式上有很大的發(fā)展，并取得了明顯的效果。三、風(fēng)扇設(shè)計三、風(fēng)扇設(shè)計首先是由于有優(yōu)異的工程塑料，先進(jìn)的三坐標(biāo)測量和數(shù)控加工設(shè)備及塑料模具和高精度大型注塑機(jī)械的發(fā)展，使塑料風(fēng)扇在汽車上的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。當(dāng)今工業(yè)發(fā)達(dá)國家均采用塑料風(fēng)扇。其次，多數(shù)風(fēng)扇的驅(qū)動方式是和發(fā)動機(jī)有一定的傳動比。風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是隨發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速而變，但發(fā)動機(jī)工作時需要冷卻系帶走的熱量和發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速并無直接關(guān)系，它主

9、要是和發(fā)動機(jī)負(fù)荷有關(guān)。風(fēng)扇設(shè)計都是冷卻系遇到最惡劣、最苛刻工況作為設(shè)計依據(jù)。這樣設(shè)計的風(fēng)扇，發(fā)動機(jī)在其他工況工作時必然帶來一些缺點(diǎn)，如過多消耗發(fā)動機(jī)有效功率和燃料，在冬季冷態(tài)磨損增加，起動預(yù)熱時間長，噪音大等。為克服這些缺點(diǎn)，改變傳統(tǒng)的驅(qū)動方式，根據(jù)發(fā)動機(jī)的溫度來自動控制風(fēng)扇的風(fēng)量，采用風(fēng)扇離合器、電動風(fēng)扇、撓性風(fēng)扇等達(dá)到這種目的。本章主要是敘述汽車軸流式風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)參考選擇、設(shè)計計算方法、平衡計算等。關(guān)于風(fēng)扇的基本理論見通風(fēng)機(jī)手冊一書。第二節(jié)第二節(jié)風(fēng)扇結(jié)構(gòu)型式及其特點(diǎn)風(fēng)扇結(jié)構(gòu)型式及其特點(diǎn) 1.按結(jié)構(gòu)型式分類按結(jié)構(gòu)型式分類離心式風(fēng)扇：離心式風(fēng)扇其輪轂比較大、葉片數(shù)較多、比轉(zhuǎn)速100。離心式風(fēng)扇雖

10、然效率較低，但能使氣流轉(zhuǎn)向，總布置方便、產(chǎn)生的壓頭較高，故在風(fēng)冷發(fā)動機(jī)中應(yīng)用較廣泛。軸流式風(fēng)扇：輪轂比只有0.20.5，葉片數(shù)4葉10葉，比轉(zhuǎn)速100的風(fēng)扇為軸流式風(fēng)扇。軸流式風(fēng)扇效率較高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝性好、布置方便，在低壓頭情況下風(fēng)量較大。在汽車、拖拉機(jī)、工程機(jī)械、內(nèi)燃機(jī)車上應(yīng)用較廣。螺旋式風(fēng)扇：螺旋式風(fēng)扇在航空及船舶中使用，汽車上很少見到。2.按布置型式分類按布置型式分類吸風(fēng)式：風(fēng)扇向后排風(fēng)與汽車行駛方向一致，有利于迎面風(fēng)的利用。汽車、拖拉機(jī)大多采用吸風(fēng)式風(fēng)扇。吹風(fēng)式：在沒有氣流沖擊效應(yīng)時，采用吹風(fēng)式布置，如發(fā)電設(shè)備、固定動力、工程機(jī)械等。3.按傳動方式分類按傳動方式分類直接傳動式：風(fēng)扇

11、固定在曲軸前端，這種方式結(jié)構(gòu)簡單，但需要橡膠減震傳動。間接傳動：通過V型皮帶、多契帶、齒輪、風(fēng)扇離合器等驅(qū)動風(fēng)扇。風(fēng)扇往往和水泵裝在同一根軸上，由于傳動比可以選定，確定風(fēng)扇外徑比較方便。但由于懸伸部分較長，從可靠性考慮必須減輕風(fēng)扇質(zhì)量。電動風(fēng)扇：由于這種傳動方式與發(fā)動機(jī)本身沒有直接的關(guān)系，所以風(fēng)扇尺寸、布置的自由度較大。用水溫開關(guān)傳感器等進(jìn)行自動控制，可降低驅(qū)動功率損失及噪聲。由于受電動機(jī)功率的限制，在載貨車中應(yīng)用較少，在轎車中電動風(fēng)扇應(yīng)用較廣。4.按材料、制造工藝分類按材料、制造工藝分類薄板沖壓：薄鋼板容易沖壓成形、結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)效率高、成本低，在50年代70年代汽車上廣泛應(yīng)用。由于對鋼板材

12、料要求高、質(zhì)量重、制造工藝復(fù)雜、能耗大、結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理等因素，80年代后逐漸被塑料風(fēng)扇所替代。鋁合金鑄造：單位生產(chǎn)、生產(chǎn)效率低、汽車上很少使用。塑料壓注：塑料風(fēng)扇比鋼板風(fēng)扇輕1/35/6、結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、效率高、噪音小、工藝性好、適合大量生產(chǎn)、成本低和使用可靠壽命長，在汽車上使用日益廣泛。5.按葉片形狀分類按葉片形狀分類剛性葉片風(fēng)扇：剛性葉片是指風(fēng)扇葉片在工作時，沒有可見的彈性變形。其葉片的斷面型式又可分為薄板圓弧型、機(jī)翼型及導(dǎo)流型等。1）：薄板型：薄板型：這種葉片結(jié)構(gòu)簡單、便于沖壓成型、生產(chǎn)效率高、成本低。在早期汽車中應(yīng)用，其葉片形狀可分為三種。）直葉片風(fēng)扇：直葉片風(fēng)扇：葉片等寬、等安裝角圓，

13、弧形葉片、結(jié)構(gòu)簡單、便于組織生產(chǎn)，是早期使用較廣的葉片形狀。）鏟形葉片風(fēng)扇：鏟形葉片風(fēng)扇：葉片變寬、等安裝角或變安裝角。葉片形狀頂端寬、根部窄，采用這種葉形可充分利用風(fēng)扇葉片在周向安裝時，頂端有較大空間的特點(diǎn)，并利用葉片頂端效率高的特點(diǎn)，適當(dāng)增加風(fēng)扇煽風(fēng)面積而設(shè)計的，汽車上大多采用此葉片形狀。）前彎葉片風(fēng)扇：前彎葉片風(fēng)扇：由于葉片頂端有一部分向前彎曲，所以運(yùn)轉(zhuǎn)時它所排除的空氣不完全為軸流，而有部分氣流與軸向近45方向排出。這樣就能減少葉片頂部空氣的渦流損失，減少排風(fēng)時的背壓，提高使用效率。它的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，安裝時軸向尺寸較大。2）機(jī)翼型：機(jī)翼型：機(jī)翼型葉片在風(fēng)扇其葉片斷面形狀、結(jié)構(gòu)設(shè)計合

14、理，葉片的空氣動力性能好、效率高、噪聲低、適應(yīng)于高速旋轉(zhuǎn)，在塑料風(fēng)扇中廣泛使用機(jī)翼型葉片。由于它的斷面形狀要求嚴(yán)格、模具難度大、制造成本高，使用時必須謹(jǐn)慎，設(shè)計必須一次成功。3）導(dǎo)流型：導(dǎo)流型：導(dǎo)流型風(fēng)扇是最近發(fā)展起來的。其特點(diǎn)是在葉片的工作面上有導(dǎo)流葉片。它的作用是使風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時給氣流導(dǎo)向。在結(jié)構(gòu)尺寸相同的條件下，導(dǎo)流風(fēng)扇比一般風(fēng)扇能提高風(fēng)量及靜壓。使風(fēng)扇特性得到改善。但這種葉片工藝性差，實(shí)際使用較少。撓性葉片風(fēng)扇：撓性風(fēng)扇在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，葉片的投影寬度隨轉(zhuǎn)速提高而變窄，葉片在空氣中的作用面積也變小，風(fēng)扇的煽風(fēng)量隨之改變。它可充分利用轎車高速時的迎面風(fēng)效應(yīng)，使風(fēng)扇的驅(qū)動功率得到明顯的改善，同時降

15、低了噪聲。葉片在工作時能變形是由于材質(zhì)很薄，此外風(fēng)扇葉片與托板的聯(lián)系方式促使風(fēng)扇在運(yùn)轉(zhuǎn)時葉片的質(zhì)量中心對托板的支點(diǎn)產(chǎn)生一個力矩，使葉片投影寬度變小。為防止工作過程中葉面的腐蝕損壞，必須進(jìn)行防腐處理。這種風(fēng)扇雖然性能很好，但是由于本身的特殊要求、工藝復(fù)雜、成本高而沒廣泛使用。只有極個別要求高的轎車中使用。目前還沒有被電動風(fēng)扇、塑料風(fēng)扇、風(fēng)扇離合器的發(fā)展而淘汰的可能。 第三節(jié)第三節(jié)風(fēng)扇材料風(fēng)扇材料 （1）薄板型：薄板型：薄板型風(fēng)扇大多由托板、葉片、鉚釘、等組裝而成。托板大多由沖壓性能好、強(qiáng)度高的鋼板沖壓成型，材料有08AL、06Ti、10Ti、16Mn、20鋼板等。風(fēng)扇直徑大的風(fēng)扇，有的采用雙層托

16、板。葉片的材料有20鋼板。為減輕質(zhì)量用LF6、LY16鋁合金板或塑料尼龍葉片。鉚釘材料大多為剛質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)件。為減輕質(zhì)量也有用鋁鉚釘?shù)摹＃?）工程塑料型：工程塑料型：汽車上工程塑料風(fēng)扇使用較廣泛。材料主要有兩大類：增強(qiáng)尼龍類及玻璃纖維增強(qiáng)聚增強(qiáng)尼龍類及玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯類。丙烯類。塑料風(fēng)扇可制作成全塑型的小型風(fēng)扇或帶有金屬嵌件的復(fù)合型塑料風(fēng)扇。為便于風(fēng)扇的安裝及傳動功率，汽車風(fēng)扇大多為帶有金屬嵌件的復(fù)合型塑料風(fēng)扇。 第四節(jié)第四節(jié)風(fēng)扇的主要性能參數(shù)風(fēng)扇的主要性能參數(shù) （1）風(fēng)量風(fēng)量Q：指風(fēng)扇在單位時間內(nèi)所輸送的體積流量，為單位m3/s。（2）靜壓靜壓pst：指風(fēng)扇克服冷卻系空氣流動阻力的能力，即風(fēng)扇進(jìn)

17、口處的負(fù)壓與大氣壓力之差，單位為Pa。（3）軸功率軸功率N軸軸：指發(fā)動機(jī)傳遞給風(fēng)扇軸上的功率，通常稱風(fēng)扇所消耗能量。（4）靜壓有效功率靜壓有效功率Nst：指單位時間內(nèi)空氣從風(fēng)扇工作中所獲得的實(shí)際能量。Nst=Pst0Q式中Nst-靜壓有效功率，kw；Q-空氣流量，m3/s；Pst0-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的靜壓，Pa。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：室溫t0=20、大氣壓力p0=101 325pa、相對濕度50%、空氣密度r0=1.2kg/m3。（5）靜壓效率靜壓效率st：靜壓有效功率于軸功率的比值，常以“%”表示。st=Nst/N軸0100%式中N軸0-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的軸功率，kw。N軸0= N軸1.2/ra式中ra-試驗(yàn)時的空

18、氣密度，kg/m3第五節(jié)第五節(jié)風(fēng)扇的無因次參數(shù)風(fēng)扇的無因次參數(shù) 為了比較各種不同類型風(fēng)扇的特征，根據(jù)氣體流動相似要求，兩個風(fēng)扇的幾何相似、運(yùn)動相似、動力相似條件下，導(dǎo)出風(fēng)扇的主要性能參數(shù)：流量Q（m3/s）、靜壓Pst（Pa）、軸功率N軸（kw）、轉(zhuǎn)速n（r/min）與風(fēng)扇的特征值、風(fēng)扇外徑D2（m）、風(fēng)扇圓周速度u2（m/s）以及空氣密度r0（kg/m3）之間的關(guān)系用無因次參數(shù)來表示：（1）流量系數(shù)QQ=4Q/(D22u2 )式中u2=(D22n)/60， m/s。(2)靜壓系數(shù)PstPst=(Pstg)/(r0u22 )式中r0空氣密度，r0=1.2kg/m3g 重力加速度，g=9.81m

19、/s2(3)功率系數(shù)N軸 N軸=(4N軸g)/(D22r0u23)(4)比轉(zhuǎn)速nsns=(0.03116nQ-0.5)/Pst0.75風(fēng)扇的無因次參數(shù)可用來對風(fēng)扇相似設(shè)計時進(jìn)行比較和計算。 第六節(jié)風(fēng)扇設(shè)計方法第六節(jié)風(fēng)扇設(shè)計方法一、一、經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計法經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計法1.風(fēng)扇外徑風(fēng)扇外徑D2汽車、拖拉機(jī)發(fā)動機(jī)風(fēng)扇直徑，可根據(jù)發(fā)動機(jī)排量、散熱器的正面積尺寸來初步計算。一般選取D2=（0.3-0.7）m，重型和大排量發(fā)動機(jī)取上值，但風(fēng)扇圓周線速度不允許超過120m/s。 D2=（0.8-0.93）F散 F散=BH(散熱器面積) D2=（2.5-3.1）3Vh Vh=發(fā)動機(jī)排量(m3 ) 2.風(fēng)扇傳動比風(fēng)扇傳動比

20、II=0.9-1.6(合理范圍)根據(jù)發(fā)動機(jī)布置，確定風(fēng)扇傳動比。高速發(fā)動機(jī)去下值，低速發(fā)動機(jī)取上值。3.風(fēng)扇輪轂直徑風(fēng)扇輪轂直徑dd=(0.2-0.5)D2輪轂直徑取得過小，使葉片根部處于不合理狀態(tài)；過大，風(fēng)扇有效面積小，使容積率下降。一般裝風(fēng)扇離合器的風(fēng)扇其輪轂比要取大值，約（0.35-0.45）之間。4.風(fēng)扇葉片安裝角風(fēng)扇葉片安裝角 葉片葉弦與風(fēng)扇安裝平面間的夾角稱葉片安裝角。葉片安裝角分等安裝角等安裝角和變安裝角變安裝角兩種。圓弧型風(fēng)扇等安裝角的合理范圍為=（25-35）之間。在（302）風(fēng)扇效果最佳。變安裝角風(fēng)扇，從葉根到葉頂=45-25之間變化。5。葉片弦寬葉片弦寬b和拱高和拱高f合

21、理范圍：b=(0.175-0.2)D2拱高f與弦寬b之比，合理范圍=0.05-0.1之間。6。葉片圓弧的曲率半徑葉片圓弧的曲率半徑r 合理范圍：r=（0.3-0.4）D2弦寬b與圓弧的曲率半徑r之比=0.4-0.8之間，空氣動力性能較為合適。7。葉片長度葉片長度L和葉片厚度和葉片厚度合理范圍：L=（0.28-0.33）D2 =（0.015-0.020）b8。風(fēng)扇葉片數(shù)風(fēng)扇葉片數(shù)Z因?yàn)樵黾尤~片數(shù)并不顯著增加風(fēng)扇的流量，一般取Z=（4-10）片。從以上分析可知，影響風(fēng)扇性能的結(jié)構(gòu)參數(shù)，彼此都不是孤立的，而是有內(nèi)在聯(lián)系的。風(fēng)扇在空氣中旋轉(zhuǎn)，即要風(fēng)量大，又要使空氣阻力小，這樣就得合理選擇這些參數(shù)，以提

22、高風(fēng)扇效率，滿足汽車發(fā)動機(jī)對冷卻風(fēng)扇的使用要求。二、二、似設(shè)計法似設(shè)計法經(jīng)風(fēng)扇性能試驗(yàn)選定一種性能良好、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠的模型風(fēng)扇時，可應(yīng)用相似設(shè)計原理與試驗(yàn)相結(jié)合的方法設(shè)計新風(fēng)扇。風(fēng)扇相似準(zhǔn)則、無因次的流量、壓力系數(shù)及性能換算可指導(dǎo)風(fēng)扇的相似設(shè)計。第七節(jié)第七節(jié)風(fēng)扇葉片強(qiáng)度和風(fēng)扇平衡計算風(fēng)扇葉片強(qiáng)度和風(fēng)扇平衡計算1.風(fēng)扇葉片強(qiáng)度計算：風(fēng)扇葉片強(qiáng)度計算：風(fēng)扇葉片旋轉(zhuǎn)時，葉片上受到的離心力和氣體流動壓力；前者造成拉伸應(yīng)力，后著導(dǎo)致彎曲。葉片所受的全部載荷通過葉根傳到輪轂。(1)葉片上的離心力葉片上的離心力PCNPC=m2rc式中PC葉片上的離心力 N2葉片質(zhì)量 kgrc 葉片重心至葉輪中心之距離 m風(fēng)扇角

23、速度 red/s =n/30（2）葉片根部的拉伸應(yīng)力，葉片根部的拉伸應(yīng)力，cN/m2c=PC/F 式中F葉片根部的橫截面積， m2（3）氣體流動切向力氣體流動切向力PU，NPU=1000N軸/ZUm式中N軸軸功率kwZ葉片數(shù)Um葉片平均半徑處的圓周速度 m/s(4)軸向力軸向力PzNPz=PstLt式中Pst風(fēng)扇產(chǎn)生的靜壓值，N/m2；L葉片全長，m；t葉片平均直徑圓周上的節(jié)距，m。（5）載荷力）載荷力PhN Ph=PU2+PZ2 (6)彎距彎距MhNmMh=PhL/2COS(h+p)式中h葉片根部截面的法線與圓周切線之間的夾角，（）h=90- （）葉片安裝角，（）p載荷力Ph與圓周切線之間夾

24、角，（）（7）最大彎曲應(yīng)力）最大彎曲應(yīng)力hN/m2h=Mh/w式中w葉片根部斷面系數(shù)， m3。（8）葉片根部總應(yīng)力葉片根部總應(yīng)力yN/m2y=c+h(9)安全系數(shù)安全系數(shù)nn=s/y4（許用安全系數(shù)）式中s葉片材料的屈服極限，N/m2。2.風(fēng)扇的靜平衡計算：風(fēng)扇的靜平衡計算：一般風(fēng)扇為偶數(shù)葉片，葉片間夾角為均布或不均布但對稱，此時風(fēng)扇均為靜平衡。為了降低氣流的共振現(xiàn)象，風(fēng)扇葉片取奇數(shù)、不均布等，此時就需對風(fēng)扇的靜平衡進(jìn)行計算。按設(shè)計圖紙或測繪的葉片間夾角，分兩邊作矢量圖。要求兩邊的離心力合力大小相等、方向相反且在同一直線上。要求矢量差不大于0.02；角度差不大于2。若達(dá)不到要求，調(diào)整角度重新計

25、算，直到達(dá)到要求時為止。第八節(jié)第八節(jié)風(fēng)扇安裝條件對風(fēng)扇性能的影響風(fēng)扇安裝條件對風(fēng)扇性能的影響 風(fēng)扇安裝條件對風(fēng)扇性能的影響較大。若設(shè)計優(yōu)良的風(fēng)扇安裝條件差，原有的性能不能充分發(fā)揮。所以在整車?yán)鋮s系布置中必須給予充分的重視。（1）徑向間隙對風(fēng)扇性能的影響徑向間隙S與風(fēng)扇直徑D之比每增加1%，風(fēng)扇流量下降2.5%-4%、效率下降2%-3%。風(fēng)扇設(shè)計條件S/D1%。汽車上實(shí)際徑向間隙大多在20mm左右，徑向間隙對風(fēng)扇性能的影響比較大，在汽車上盡可能采取小的徑向間隙。（2）軸向間隙對風(fēng)扇性能的影響試驗(yàn)結(jié)果表明，風(fēng)扇葉片投影寬度的1/2-2/3在風(fēng)扇護(hù)風(fēng)罩比較有利于風(fēng)扇性能的發(fā)揮。風(fēng)扇前端與散熱器散熱帶

26、的后端的間隙大于30mm，有利于氣流組織的均布。（3）風(fēng)扇對散熱器芯部地覆蓋面要大，并盡量煽散熱器上部分。必須采用風(fēng)扇護(hù)風(fēng)罩。（4）為降低噪聲，風(fēng)扇工作點(diǎn)性能相同時，應(yīng)避免風(fēng)扇直徑小、轉(zhuǎn)速高，應(yīng)盡可能采用直徑大轉(zhuǎn)速低些的風(fēng)扇。（5）盡量減少散熱器的熱風(fēng)回流、減少排風(fēng)背壓，使風(fēng)扇排風(fēng)通暢。1、優(yōu)化風(fēng)扇結(jié)構(gòu)優(yōu)化風(fēng)扇結(jié)構(gòu)2 2、使用硅油離合器使用硅油離合器 3 3、 強(qiáng)化散熱強(qiáng)化散熱 強(qiáng)化發(fā)動機(jī)的散熱效率也非常重要。在正常情形下，當(dāng)發(fā)動機(jī)的溫度上升時，其工作效率必然下降，這就是汽車靠外置水箱循環(huán)水流來冷卻它的原因。為了使冷卻水快速降溫，水箱配置了冷卻風(fēng)扇。水箱的蓋子其實(shí)大有學(xué)問。通常，水箱蓋的壓力有0.9/Kg或1.1/Kg兩種數(shù)值。在正常的氣壓下，水的沸點(diǎn)為100C，而0.9/Kg的水箱蓋會將水的沸點(diǎn)控制在105C左右，1.1/Kg的水箱蓋則會將水的沸點(diǎn)提高至110C左右，而競技版的水