谈谈对汽车硅油风扇离合器试验台的改造

摘 要：本文讲解了新汽车硅油风扇离合器试验台的研制过程，介绍了它的基本组成和工作原理，以及在实际安装与调试中所解决的问题。新汽车硅油风扇离合器试验台主要用于对中、重型汽车硅油风扇离合器进行模拟道路环境试验、对汽车硅油风扇离合器进行性能和可靠性考核。

关键词：硅油风扇离合器；触摸屏；PLC；变频器；变速箱；

中图分类号：U463.211 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-01-00-01

汽车在行驶过程中，必须随时调节发动机的冷却强度。硅油风扇离合器是一种装在汽车发动机冷却风扇与旋转动力轴之间的节能产品。

东风重卡所用的硅油风扇离合器出现了风扇碎裂的现象，风扇在应该分离的时候分不开，在该啮合的时候无法啮合，导致出现发动机水箱降温效果不佳的问题，影响汽车发动机的正常运行。必须在试验台上对汽车硅油风扇及其离合器进行测试，以便找出解决方案，而试验部车身底盘科原有的试验设备无法进行此类试验，需要按照试验标准EQCT-142-1998《轻型汽车硅油风扇离合器可靠性试验方法》，进行汽车硅油风扇离合器试验台的改造。

一、汽车硅油风扇离合器试验台概述

汽车硅油风扇离合器试验台靠电气控制系统按照试验步骤自动监控硅油风扇转速的自身变化，以完成试验循环工况。

汽车硅油风扇离合器试验台电气部分由触摸屏、PLC、变频器、温度表、转速及温度传感器等组成；机械部分由驱动部分、变速装置、支承装置、加热及冷却系统等组成。

二、汽车硅油风扇离合器试验台的维修改造

由于维修改造前的试验台为上世纪八十年代的产品，无法满足重型商用车的产品开发的需要，根据硅油风扇离合器最新所有产品及以后的发展趋势，汽车检测设备的设计维修经验，针对原试验台存在的主要问题，对汽车硅油风扇离合器试验台进行了维修改造。

（一）工作原理：

新试验台通过触摸屏设置各试验参数，包括升速后的电机转速，（与设定转速相对应的频率不用设定，程序内部自动计算出来）风扇叶数，试验循环次数，吹热风起停时间，吹凉风起停时间，单次循环时间，啮合、分开报警时间及转速等。在触摸屏主页上有转速显示，各种工作状态及报警显示。

（二）维修改造

1、电机功率：汽车发动机是将热能转变为机械能的机器。在可燃混合气的燃烧过程中，气缸内气体温度可高达2073～2375K，为保证发动机正常工作，必须对这些在高温条件下工作的机件加以适度的冷却。发动机冷却系统包括了水泵、冷却风扇（驱动风扇的离合器）、散热器及相关组件。其中冷却风扇将消耗发动机功率的5%～8%。其功耗最大为34.35KW。较之原电机功率30KW而言，通过对比、计算及考虑到机械损耗，驱动电机取电机功率为45KW，很好满足了重型车硅油风扇要求。

2、支承装置：原试验台支承传动系统老式设计能满足当时小、中型汽车硅油风扇离合器试验规格要求，时过境迁试验装置偏小已无法满足现在重型硅油风扇离合器试验要求，设计研制新试验台支承传动系统，让电机通过传动轴联到传动支架再连接到变速箱，减少机械连接时因调整精度、降低电机转动而产生的震动，使得变速箱传递转速和扭矩更平稳，通过自制变速箱换档限位装置来防止试验人员误操作。

3、加热及冷却系统：原加热装置设计不合理，采用简单开放式电阻丝2KW，温度散热快达不到试验温度。温度传感器安装在加热装置内，离硅油风扇感温圈太远，使感温圈温度达不到试验要求、影响试验模拟道路环境要求。现在选用防爆电加热装置13.5KW，风扇选用金属扇叶并采取后置鼓风方式，减少了风扇的损坏。温度传感器设计为外部安装方式，设计机械可调压板，可自由调节温度传感器前后、上下位置，安装在感温圈5-8mm处，更能准确测出硅油风扇离合器试验时的温度。选用的加热装置出热风更为集中、加热更快，缩短硅油风扇离合器试验升温时间。

设计和安装一套硅油风扇离合器冷却系统，加快硅油风扇离合器试验降温时间，缩短试验过程中的辅助时间，对硅油风扇离合器考核更为严格。

4、风扇转速传感器：受当时条件限制，原传感器精度达不到现在试验精度要求，响应时间不够快，不能测量3000r/min以上的转速，安装方式不合理，造成无法测量某些规格的硅油风扇。现选用红外测速传感器，响应时间灵敏，测量范围广、精度高。能测量0～6000r/min以内的转速，重新设计传感器测量安装方式，安装后测量方法更加合理，增加传感器检测时间，消除了传感器测试误差，安装自制的传感器夹具、调整传感器的高低、前后位置都很方便，能测试各种规格的硅油风扇。

5、电气控制：原变频器启停通过继电器开关控制，转速设置通过自己计算后输入频率值来控制转速，其线路复杂，容易受电磁干扰，转速控制精度差。原试验台采用各种仪表、指示灯、按钮、波段开关进行设置、控制，线路复杂、成本高、故障点多、维修难度大，PLC试验参数不可更改，不能满足多种试验的要求，故我们研究小组对其进行了改造：（1）采用RS485数字通讯，仅通过一条通讯电缆，可完成变频器的启停、转速设置等所有控制。成本低、传输距离长、控制精度高、抗干扰强。（2）采用触摸屏和可编程控制器，硬件精简，软件灵活，方便试验参数设置及更改。（3）用智能仪表灵活设定控制温度，由PLC控制温度表起停。（4）驱动电机转速、变速箱输出转速、硅油风扇的转速，均进入可编程控制器，在触摸屏显示，三个转速通过一定的算法，实现了自动判断变速箱档位，自动判断离合器风扇不分离、不啮合故障。精度高、性能稳定、操作方便等特点。

三、主要性能指标对比及效果图及结论

《汽车硅油风扇离合器试验台》经过计量检测部门检定后，我们得出，维修改造后的设备各项指标均大大优于原设备。

新的汽车硅油风扇离合器试验台充分考虑了试验对象在高转速、高温条件下的工作特点，安全、可靠，使用、调整及维护方便，能获得较好的测量精度，具有很强的可靠性和抗干扰能力，特别适合用于中、重型汽车硅油风扇离合器进行模拟道路环境试验。通过对汽车硅油风扇离合器进行性能和可靠性考核，可以更好地研究现在重型商用车上汽车硅油风扇离合器的性能状况，为设计部门提供汽车硅油风扇离合器的各项数据。