振动压路机冷却风扇的位置优化试验

刘洁+牛春亮+夏磐夫

摘要：为了提升振动压路机冷却风扇的性能，提出采用优化冷却风扇安装位置的方法。通过调整冷却风扇与导风罩之间的相对位置，寻找冷却风扇性能参数噪声风速比的最小值，实现振动压路机冷却风扇性能最优化。对优化后的风扇进行了试验，结果表明：安装位置优化后，风扇的噪声风速比比优化前平均降低1.96 dB·s·m-1，冷却风扇的性能平均提升15.06%，优化效果显著。

关键词：冷却风扇；位置优化；噪声风速比；振动压路机

中图分类号：U415.52文献标志码：B

Abstract： In order to improve the performance of the cooling fan of vibratory roller， a method of optimizing the installation position of the cooling fan was proposed. By adjusting the relative position between the cooling fan and the windshield and finding the minimum value of the ratio of noise to wind speed， the performance optimization of the cooling fan should be realized. The optimized fan was tested， and the results show that the average ratio of noise to wind speed of the cooling fan is 1.96 dB·s·m-1 lower than before， and the performance is improved by 15.06%， suggesting that the optimization effect is remarkable.

Key words： cooling fan； position optimization； ratio of noise to wind speed； vibratory roller

0引言

冷却风扇是振动压路机发动机冷却系统的关键部件，其性能不但直接影响发动机的工作状态，而且对于保证发动机的经济性和寿命具有重要意义[1]。然而，冷却风扇对发动机进行冷却所产生的噪声也是压路机的一项主要噪声源[23]，如何实现冷却风扇冷却效果和噪声的最优化已成为冷却风扇性能研究的一项重要课题。例如方建平等利用三维数字化扫描技术获取了风扇的三维实体模型，通过对风扇湍流流场的分析改进了风扇结构[4]；杨维平等人探究了风扇和导风罩相关结构参数对其风量大小和噪声水平的影响，通过选型得到了最合适的风扇和导风罩型号[5]；芮宏斌等人通过试验对比分析了是否安装导流环对风扇性能的影响，得出了安装导流环的风扇性能优于没有导流环的风扇的结论[6]；S. KRISHNA等人利用Fluent软件对某风扇进行了CAA和CFD分析，预测了风扇全局声压级的大小和噪声的主要来源，并通过修改风扇的几何参数，降低了风扇的气动噪声[7]。

以上这些方法都是通过优化风扇结构或更换风扇来实现风扇性能提升，未考虑冷却风扇的安装位置对风扇性能的影响。故本文从优化冷却风扇安装位置的角度出发，研究振动压路机冷却风扇安装位置对风扇性能的影响，通过调整冷却风扇与导风罩之间的相对位置，实现冷却风扇性能最优化。

1振动压路机冷却风扇的性能

噪声风量比描述了单位风量对风扇噪声的贡献值，该值越小，意味着单位风量对风扇噪声的贡献值越小，风扇的综合性能越好。本文研究冷却风扇更换后的安装位置对风扇性能的影响，试验过程中风道的横截面积不变。为简化计算，用噪声风速比代替噪声风量比，噪声风速比的定义为

2.1试验及方案

为实现冷卻风扇安装位置最优化，参照相关国家标准及试验规范，对某振动压路机的风扇进行性能测试。采用某品牌新风扇B（直径510 mm，叶片6个，轴向宽度为80 mm）替换原装风扇A（直径为600 mm，叶片12个，轴向宽度为55 mm），采用图2所示的台架进行噪声和风速测试，噪声测试位置和风速测试位置分别如图3（a）中M1、M2和图3（b）中1～12号圆圈点所示，最终测试结果以各测点的均值表示。采用表1所示的2组工况进行试验，风扇转速分别为2 100 r·min-1和2 300 r·min-1，对原风扇在原安装位置d=10 mm处时进行试验，其结果作为参考。

2.2试验结果分析

表2是2组工况下原风扇在原安装位置（d=10 mm）处的试验结果，其主要问题是风扇的噪声偏大，2组工况下均高于96 dB。表3是2组工况下新

风扇在不同安装位置处的试验结果。从表3可以看出，新风扇较原风扇噪声明显降低，2组工况下新风扇的噪声均低于96 dB，且新风扇的噪声和风速随风扇安装位置的变化而变化。根据该试验数据，通过3次样条曲线拟合算法建立新风扇的噪声风速比Rnv与安装距离d之间的函数关系，其拟合曲线如图4所示。根据式（6）建立的优化函数，求出拟合曲线中Rnv的最小值及对应的安装距离d*，见表4。

3结语

振动压路机冷却风扇的安装位置是影响冷却风扇性能的重要因素，在更换冷却风扇时，将新风扇安装到原风扇的安装位置不能有效地发挥新风扇的性能，对冷却风扇的安装位置进行优化有利于提升风扇性能。试验结果表明，安装位置优化后风扇的噪声风速比比优化前平均降低196 dB·s·m-1，冷却风扇的性能平均提升15.06%，优化效果显著。

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[责任编辑：杜卫华]