專利名稱：一種發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)，更準(zhǔn)確地說，涉及一種低噪音、能耗低、風(fēng)量大的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻用風(fēng)扇。
背景技術(shù)：
隨著近年來發(fā)動(dòng)機(jī)的高功率化，發(fā)動(dòng)機(jī)艙設(shè)計(jì)的復(fù)雜化，發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)溫度上升，空氣流通阻力變大，整車的冷卻性能已形成重要課題。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇增大負(fù)荷的同時(shí)，風(fēng)扇噪聲也會(huì)變差。通常在低轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)扇噪聲并不明顯，但在高轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)扇噪聲往往成為整車主要甚至最大的噪聲源。而隨著人們對(duì)汽車舒適性、經(jīng)濟(jì)性要求的提高，能源和環(huán)境的日 益緊迫，對(duì)發(fā)動(dòng)風(fēng)扇冷卻風(fēng)扇提出了更高的要求風(fēng)扇的冷卻能力要求提高的同時(shí)，還需要嚴(yán)格控制風(fēng)扇噪聲、盡量降低風(fēng)扇功率消耗?？傊瑐鹘y(tǒng)的風(fēng)扇設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能滿足目前行業(yè)的發(fā)展需要，而流體機(jī)械CFD的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，在國內(nèi)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中沒有得到很好的應(yīng)用。一是因?yàn)閲鴥?nèi)廠家資金不足，仍是希望采用按照風(fēng)扇直徑、性能參數(shù)等規(guī)律先制造一系列風(fēng)扇，在提供給主機(jī)廠進(jìn)行選擇方式進(jìn)行風(fēng)扇的匹配，這樣現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法得不到充分的應(yīng)用，使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇性能落后；另外國內(nèi)汽車廠家致力于汽車主要零部件的技術(shù)革新，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇沒有引起廠家足夠的重視?，F(xiàn)有風(fēng)扇一般葉片等寬、等安裝角圓，截面弧形，這種風(fēng)扇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于組織生產(chǎn)，但效率不高。為了增加風(fēng)扇的功率，會(huì)選擇較大的安裝角、增大葉片個(gè)數(shù)，而這樣勢(shì)必增大風(fēng)扇產(chǎn)生的噪聲，且給整車的空間布置帶來較大困難；或者整體加大風(fēng)扇扇葉徑向尺寸較大部分地扇葉寬度以增大風(fēng)量，同時(shí)減小風(fēng)扇安裝角，取消風(fēng)扇輪轂以減小噪聲；而這樣會(huì)降低風(fēng)扇強(qiáng)度，在發(fā)動(dòng)機(jī)高速高負(fù)荷時(shí)，風(fēng)扇工作溫度上升，扇葉變軟，高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力會(huì)造成風(fēng)扇的變形，會(huì)導(dǎo)致風(fēng)扇風(fēng)量變小，且在工況較差的情況下甚至?xí)?dǎo)致風(fēng)扇扇葉的斷裂。現(xiàn)有技術(shù)的一種風(fēng)扇產(chǎn)品的葉片數(shù)為7且均勻分布與輪轂上，選用較大的安裝角，葉片采用圓弧薄板形，為了保證風(fēng)扇葉片強(qiáng)度，輪轂直徑和寬度均較大，風(fēng)扇輪轂比為
O.5，輪轂與葉片等寬度。這種風(fēng)扇風(fēng)量和靜壓雖然得到保證，但效率較低，在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生較大的噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
為了使發(fā)動(dòng)機(jī)滿足對(duì)風(fēng)扇冷卻能力越來越高的要求，和越來越苛刻的噪聲和能耗要求，本發(fā)明提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇，通過選擇恰當(dāng)?shù)娜~型參數(shù)，改進(jìn)風(fēng)扇葉片形狀使葉片有較好的流線和合適的彎曲角度、葉片間采用不等距分布，從各方面減少風(fēng)扇產(chǎn)生的渦流和渦流脫離，使得葉輪周邊氣體的壓力脈動(dòng)得以減弱，在它滿足冷卻風(fēng)量和風(fēng)壓要求的同時(shí)，降低產(chǎn)生的噪聲升壓級(jí)，同時(shí)能耗也明顯下降。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇，包括輪轂以及沿輪轂圓周方向分布的多個(gè)葉片，徑向九等分所述葉片，形成的八個(gè)截面具有如下的形狀
所述八個(gè)截面處的曲線長依次為71. 31mm、74. 72mm、79. 1mm、83. 97mm、89. 55mm、96. 08mm、104. 92mm、109. 72mm;所述八個(gè)截面處和水平面的夾角依次為38.69° ,37. 68°、36. 1° ,34. 22° ,31. 95° ,29. 8° ,27. 28° ,25. 66° ;所述八個(gè)截面的中心厚度依次為7. 68mm>6. 01mm>5. 38mm>4. 2mm>3. 7mm>3. 55mm>3. 3mm>3. 1 Bmnin優(yōu)選的是，所述葉片的數(shù)量為7個(gè)，分布在輪轂的周向上，相鄰兩個(gè)葉片之間的夾角依次為 53°、50。,48. 25° ,57. 5° ,48. 25°、50。、53。。優(yōu)選的是，所述輪轂的兩端面均比葉片的連接根部低。優(yōu)選的是，所述輪轂的兩端面均比葉片的連接根部低10mm。優(yōu)選的是，還包括固定在輪轂內(nèi)的用于將所述冷卻風(fēng)扇安裝在風(fēng)扇離合器上的托盤，所述托盤和風(fēng)扇離合器之間留有18mm的間隙。 優(yōu)選的是，所述葉片的頂端為前彎型結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的是，所述葉片的前緣、后緣及頂端經(jīng)過倒圓處理。本發(fā)明冷卻風(fēng)扇的這種葉片設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使各截面處都處于較高效率的攻角范圍內(nèi)，流場(chǎng)得到最優(yōu)化，在保證冷卻風(fēng)量的情況下降低約28%的能耗，使得葉片所引起的聲能分布在一個(gè)較寬的頻帶內(nèi)，有助于降低噪聲的升壓級(jí)。葉片的截面按氣流的扭速沿半徑的增加而逐漸變化，弦長增加、扭角變小，并由上而下有規(guī)律地扭轉(zhuǎn)過一定地角度形成葉片曲面；這樣的結(jié)構(gòu)有助于減少風(fēng)扇工作時(shí)氣流在葉片表面的脫落，在一定程度上抑制了葉片表面形成與氣流主流方向相反的回流，減小渦流的產(chǎn)生，避免氣流交變力的產(chǎn)生，從而避免了振動(dòng)與噪聲的加劇。葉片在輪轂上的不等距分布及其自身的截面結(jié)構(gòu)，不僅使葉片結(jié)構(gòu)有所提高，更重要的是優(yōu)化了轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的流暢性，在保證風(fēng)扇產(chǎn)生一定流量和靜壓的同時(shí)，降低功率消耗，使噪聲有了明顯的降低，可降低噪音2個(gè)分貝。


圖I示出了本發(fā)明冷卻風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2示出了本發(fā)明冷卻風(fēng)扇的剖面圖。圖3示出了本發(fā)明冷卻風(fēng)扇的主視圖。圖4示出了本發(fā)明冷卻風(fēng)扇沿徑向等分葉片的示意圖。圖5a-圖5h示出了本發(fā)明葉片所選取截面的主視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說明。參考圖1，本發(fā)明的一種發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇，包括輪轂3以及沿輪轂3圓周方向分布的多個(gè)葉片1，輪轂3中設(shè)有一金屬托盤2，金屬托盤2上設(shè)置的四個(gè)螺栓孔4可以將該冷卻風(fēng)扇固定在風(fēng)扇硅油離合器上，輪轂3與注塑成型的風(fēng)扇葉片I緊密結(jié)合在一起，沒有松動(dòng)。為了降低風(fēng)扇噪聲，本發(fā)明風(fēng)扇的葉片個(gè)數(shù)優(yōu)選取奇數(shù)7個(gè)，其包括葉片本體和用于將葉片本體固定在輪轂3上的連接根部10 (即葉片法蘭面)，連接根部10與葉片本體為一體高壓注塑成型。為了使該葉片的各處均處于較高效率的攻角范圍內(nèi)，其涉及結(jié)構(gòu)如下參考圖4、圖5a-圖5h，沿所述風(fēng)扇的徑向?qū)⑷~片等分為9份，形成8個(gè)截面100，各截面100 的曲線長度依次為 71. 31mm、74. 72mm、79. 1mm、83. 97mm、89. 55mm、96. 08mm、104. 92mm、109. 72mm ;8個(gè)截面110的傾斜角度(其和水平面的夾角)依次為38. 69°、37· 68°、36· 1°、34.22。,31. 95° ,29. 8° ,27. 28 ° ,25. 66° ;8 個(gè)截面 100 的中點(diǎn)厚度依次為 7. 68mm、6. 01mm、5. 38mm、4. 2mm、3. 7mm、3. 55mm、3. 3mm、3. 16mm ;這種葉片的結(jié)構(gòu)，使各截面處都處于
較高效率的攻角范圍內(nèi)，流場(chǎng)得到最優(yōu)化，在保證冷卻風(fēng)量的情況下降低約28%的能耗，使得葉片所引起的聲能分布在一個(gè)較寬的頻帶內(nèi)，有助于降低噪聲的升壓級(jí)。葉片的截面按氣流的扭速沿半徑的增加而逐漸變化，弦長增加、扭角變小，并由上而下有規(guī)律地扭轉(zhuǎn)過一定地角度形成葉片曲面；這樣的結(jié)構(gòu)有助于減少風(fēng)扇和工作時(shí)氣流在葉片表面的脫落，在一定程度上抑制了葉片表面形成與氣流主流方向相反的回流，減小渦流的脫落，避免氣流交變力的產(chǎn)生，從而避免了振動(dòng)與噪聲的加劇。優(yōu)選的是，葉片I的頂端采用前彎型，即其頂端設(shè)有一個(gè)沿其寬度方向的凸起5， 葉片寬度由葉片根部到葉片頂端逐步變寬，利用葉片頂端處線速度高、空間大的特點(diǎn)，有利于增大風(fēng)扇風(fēng)量，同時(shí)不僅使葉片的強(qiáng)度增加，也有效降低了風(fēng)扇噪聲。更加優(yōu)選的是，葉片的前端的邊緣、后端的邊緣及頂端均作倒圓處理。優(yōu)選的是，葉片I按照不同的角度分布在輪轂3的周圍，為了保證風(fēng)扇的動(dòng)平衡，參考圖3，相鄰兩扇葉片2之間的夾角α I、α 2、α 3、α 4、α 5、α 6、α 7依次為53°、50°、48.25°、57.5°、48. 25°、50°、53°。葉片I在輪轂3上的不等距分布及其自身的截面結(jié)構(gòu)，不僅使葉片結(jié)構(gòu)有所提高，更重要的是優(yōu)化了轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的流暢性，增大了風(fēng)扇產(chǎn)生流量和降壓、降低功率消耗，使噪聲有了明顯的降低。優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，在安裝本發(fā)明的冷卻風(fēng)扇的時(shí)候，使得托盤2和風(fēng)扇離合器之間留有18_的間隙，從而保證風(fēng)扇安裝之后，與散熱器和發(fā)動(dòng)機(jī)有可以獲得更穩(wěn)定氣流的間隙。參考圖2，輪轂兩端較風(fēng)扇前后端均內(nèi)縮，即使所述輪轂3的兩端面均比葉片I的連接根部10低，例如優(yōu)選的是低10mm，這樣可以減少風(fēng)扇連接根部10處的空氣渦流，同時(shí)也保證葉片連接根部10的強(qiáng)度。本發(fā)明葉片的主要參數(shù)如下
葉片半徑(Mn)j截面傾斜角度(° ) j截面翼型曲線長(mn)|中點(diǎn)厚度(mn)
9538.6971. 317.68
HO37.6874. 72θΓ
1253θ7 Τ9Λ5. 38
14034.2283.97H
15531.9589. 55
17029.896.083. 5權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇，包括輪轂以及沿輪轂圓周方向分布的多個(gè)葉片，其特征在于徑向九等分所述葉片，形成的八個(gè)截面具有如下的形狀 所述八個(gè)截面處的曲線長依次為71. 31mm、74. 72mm、79. lmm、83. 97mm、89. 55mm、96. 08mm、104. 92mm、109. 72mm;所述八個(gè)截面處和水平面的夾角依次為38.69° ,37. 68°、36. 1° ,34. 22° ,31. 95° ,29. 8° ,27. 28° ,25. 66° ;所述八個(gè)截面的厚度依次為 7. 68mm、6.01mm>5. 38mm>4. 2mm>3. 7mm>3. 55mm>3. 3mm>3. 1 Bmnin
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷卻風(fēng)扇，其特征在于所述葉片的數(shù)量為7個(gè)，分布在輪轂的周向上，相鄰兩個(gè)葉片之間的夾角依次為53°、50。>48. 25°、57· 5。>48. 25°、50。、53。。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻風(fēng)扇，其特征在于所述輪轂的兩端面均比葉片的連接根部低。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷卻風(fēng)扇，其特征在于所述輪轂的兩端面均比葉片的連接根部低10mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的冷卻風(fēng)扇，其特征在于還包括固定在輪轂內(nèi)的用于將所述冷卻風(fēng)扇安裝在風(fēng)扇離合器上的托盤，所述托盤和風(fēng)扇離合器之間留有18_的間隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷卻風(fēng)扇，其特征在于所述葉片的頂端為前彎型結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的冷卻風(fēng)扇，其特征在于所述葉片的前緣、后緣及頂端經(jīng)過倒圓處理。
全文摘要
一種發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇，包括輪轂以及沿輪轂圓周方向分布的多個(gè)葉片，徑向九等分所述葉片，八個(gè)截面處的曲線長依次為71.31mm、74.72mm、79.1mm、83.97mm、89.55mm、96.08mm、104.92mm、109.72mm；八個(gè)截面處和水平面的夾角依次為38.69°、37.68°、36.1°、34.22°、31.95°、29.8°、27.28°、25.66°；八個(gè)截面的中心厚度依次為7.68mm、6.01mm、5.38mm、4.2mm、3.7mm、3.55mm、3.3mm、3.16mm。使得葉片的各截面處都處于較高效率的攻角范圍內(nèi)，流場(chǎng)得到最優(yōu)化，在保證冷卻風(fēng)量的情況下降低約28%的能耗；使得葉片所引起的聲能分布在一個(gè)較寬的頻帶內(nèi)，有助于降低噪聲的升壓級(jí)。有助于減少風(fēng)扇工作時(shí)氣流在葉片表面的脫落，在一定程度上抑制了葉片表面形成與氣流主流方向相反的回流，減小空氣渦流的產(chǎn)生，避免氣流交變力的產(chǎn)生，從而避免了振動(dòng)與噪聲的加劇。
文檔編號(hào)F04D29/32GK102966596SQ20121046169
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者蘇曉芳, 張建操, 邱若友, 陳園明, 張應(yīng)兵, 劉俊, 田國慶 申請(qǐng)人:安徽江淮汽車股份有限公司