中國一拖：關(guān)注油耗噪聲 提高市場競爭力

　　拖拉機(jī)油耗和噪聲是困擾產(chǎn)品品質(zhì)提升的兩大頑疾，其指標(biāo)也是企業(yè)技術(shù)實(shí)力的體現(xiàn)。自2013年初中國一拖制定《2013年品質(zhì)提升計(jì)劃》，并分派由相關(guān)單位和部門實(shí)施至今，已有兩個(gè)年頭。作為計(jì)劃的第6項(xiàng)和第7項(xiàng)——拖拉機(jī)降油耗、降噪工程，在技術(shù)中心、柴油機(jī)公司、三裝廠、質(zhì)量部等各方的共同努力下，經(jīng)過兩年的實(shí)施，已取得了顯著的成果。這對于提高東方紅產(chǎn)品的市場競爭力大有裨益。技術(shù)中心的技術(shù)人員用行動展示了自身的科研實(shí)力，也彰顯了一拖的核心競爭力。

　　關(guān)注油耗噪聲

　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，用戶對拖拉機(jī)產(chǎn)品的油耗和噪聲的關(guān)注度越來越高。油耗是與拖拉機(jī)使用成本密切相關(guān)的因素，與用戶的利益休戚相關(guān)，而振動和噪聲則關(guān)系到用戶操作的舒適度和健康。在市場競爭日趨激烈，用戶對產(chǎn)品品質(zhì)要求日益提高的形勢下，振動與噪聲的大小決定了一臺拖拉機(jī)在市場上的前景。

　　2011年至2012年，中國一拖質(zhì)量部對一拖生產(chǎn)的拖拉機(jī)抽查六分點(diǎn)油耗，普遍存在的超標(biāo)現(xiàn)象引起了中國一拖領(lǐng)導(dǎo)的高度重視。為提升產(chǎn)品品質(zhì)，為用戶提供高效、可靠的產(chǎn)品，提高市場競爭力，2013年，中國一拖制定了《2013年品質(zhì)提升計(jì)劃》，并將降油耗列為其中第6項(xiàng)，由技術(shù)中心負(fù)責(zé)制訂匹配試驗(yàn)方案和改進(jìn)措施。

　　相較于國內(nèi)汽車公司而言，國內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械在減振降噪的研究上還處于起步階段，因此，減振降噪水平已經(jīng)成為各大農(nóng)業(yè)裝備生產(chǎn)商競爭的焦點(diǎn)。正因此，為搶占市場制高點(diǎn)，加大產(chǎn)品在開發(fā)過程中的減振與降噪的投入已刻不容緩。拖拉機(jī)降噪項(xiàng)目在中國一拖《2013年品質(zhì)提升計(jì)劃》中被列為第7項(xiàng)。

　　新老結(jié)合搞攻關(guān)，降耗效果顯著

　　降油耗工程在技術(shù)中心發(fā)動機(jī)首席專家朱敬安的帶領(lǐng)下展開。經(jīng)研究，確定LX1000拖拉機(jī)配4V5自然吸氣發(fā)動機(jī)為試驗(yàn)樣車。先對該機(jī)型拖拉機(jī)進(jìn)行全面、系統(tǒng)的研究，形成系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范及試驗(yàn)規(guī)范，繼而推廣到其他機(jī)型上。

　　LX1000試驗(yàn)樣車為三裝廠認(rèn)證車，是柴油機(jī)公司和三裝廠針對認(rèn)證需要，已經(jīng)經(jīng)過優(yōu)化的樣車，其PTO六分點(diǎn)油耗已經(jīng)滿足國標(biāo)≤350g/ kW·h的要求。

　　“因此，在此車上再進(jìn)行優(yōu)化工作，難度較大。但對已經(jīng)經(jīng)過優(yōu)化的車再實(shí)施降油耗，也是對我們現(xiàn)有技術(shù)水平的考驗(yàn)。我們有信心進(jìn)一步降低其油耗，預(yù)期使其六分點(diǎn)油耗降低10～15g/ kW·h。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人朱振華談道。

　　2013年3月，拖拉機(jī)降油耗工程開始實(shí)施。為了有效降低拖拉機(jī)整機(jī)油耗，朱振華和同事們認(rèn)真分析、反復(fù)試驗(yàn)，對柴油機(jī)性能、冷卻系統(tǒng)和進(jìn)氣系統(tǒng)采取了一系列優(yōu)化創(chuàng)新措施。主要措施包括：優(yōu)化噴油器凸出量并匹配大氣道、大氣門氣缸蓋，提升發(fā)動機(jī)性能；在滿足散熱需求的前提下優(yōu)化冷卻系統(tǒng)，采用改進(jìn)后的風(fēng)扇，降低風(fēng)扇耗功以及水泵和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，達(dá)到降低功耗的目的；對粗濾器進(jìn)行優(yōu)化選型，減小進(jìn)氣阻力對發(fā)動機(jī)性能的影響。

　　經(jīng)過一年多的不懈努力，該項(xiàng)目達(dá)到了降低拖拉機(jī)整機(jī)油耗的目標(biāo)：優(yōu)化后試驗(yàn)樣機(jī)六分點(diǎn)油耗降低39.3g/kW·h，達(dá)到了304.3g/ kW·h，超過了預(yù)期效果，降油耗效果明顯；優(yōu)化后試驗(yàn)樣機(jī)在2000r/min工況下(拖拉機(jī)實(shí)際工作點(diǎn))比油耗為238.1g/kW·h，降低14.5g/kW·h，實(shí)際工作節(jié)能效果十分明顯。

　　“在整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施中，我們積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，降油耗的顯著效果充分證明，前期制定的降油耗工作的開展流程是合理可行的。可以依據(jù)本項(xiàng)目的開展流程，建立起一套降低拖拉機(jī)整機(jī)燃油消耗率的通用方法，為新機(jī)型的開發(fā)、老機(jī)型的改進(jìn)提供指導(dǎo)。在新機(jī)型的開發(fā)中，可以借鑒本項(xiàng)目中得到的一些結(jié)論，尤其是該項(xiàng)目輸出的兩份報(bào)告：發(fā)動機(jī)性能優(yōu)化對比試驗(yàn)報(bào)告和進(jìn)排氣系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)優(yōu)化試驗(yàn)報(bào)告，在研發(fā)過程中具有重要的參考價(jià)值。”朱振華說。

　　此外，項(xiàng)目形成了柴油機(jī)與整機(jī)匹配試驗(yàn)規(guī)范等四份拖拉機(jī)降油耗試驗(yàn)規(guī)范，具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義，可在其他機(jī)型拖拉機(jī)上推廣應(yīng)用，并在實(shí)踐中進(jìn)一步完善。

　　2014年8月12日，在中國一拖上半年“雙創(chuàng)”優(yōu)秀成果發(fā)布會上，技術(shù)中心的“拖拉機(jī)整機(jī)降油耗工程”項(xiàng)目被評為“雙創(chuàng)”優(yōu)秀項(xiàng)目二等獎，朱振華榮獲中國一拖2014年上半年“創(chuàng)新明星”稱號。

　　朱振華頗有感觸地說：“項(xiàng)目的順利實(shí)施，離不開各部門之間的協(xié)調(diào)配合，離不開每位成員的積極努力；拖拉機(jī)降油耗工程不是件能夠一蹴而就的事情，更不是件一勞永逸的事情。它是一個(gè)常做常新的項(xiàng)目：每次都可能會遇到新的問題，在解決的過程中就會有新的收獲，經(jīng)過各方面逐步的積累，逐步完善降油耗工作方法，使油耗越降越低，直到**優(yōu)。”

　　在LF904-1和LF954-1動力換向拖拉機(jī)以及LF1504動力換擋拖拉機(jī)降油耗項(xiàng)目上，課題組一方面將2013年的工作成果在樣車上推廣，另一方面，由于它們具有新的底盤，在液壓系統(tǒng)上也開展了降油耗工作。三種機(jī)型的試驗(yàn)車均通過了國家拖拉機(jī)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的PTO測試，六分點(diǎn)油耗滿足了標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　年輕團(tuán)隊(duì)擔(dān)重任，降噪成效明顯

　　拖拉機(jī)的振動噪聲性能是一個(gè)系統(tǒng)性問題，涉及多個(gè)子系統(tǒng)和部件的相互作用。問題的研究依賴于結(jié)構(gòu)振動、運(yùn)動與動力學(xué)、聲學(xué)、材料、信號測試及處理等多個(gè)學(xué)科中的深層次知識運(yùn)用，同時(shí)還要對發(fā)動機(jī)及附件、變速箱、底盤、懸置、駕駛室等產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能有深入的理解。技術(shù)中心CAE工程部振動與噪聲控制研究科，在拖拉機(jī)工程部和發(fā)動機(jī)工程部的支持下，自我加壓，承擔(dān)起了拖拉機(jī)降噪工程的研究工作。

　　振動與噪聲控制研究科是一個(gè)年輕、精干、高效的團(tuán)隊(duì)，平均年齡只有32歲，在副科長孫黎明的帶領(lǐng)下，這個(gè)團(tuán)隊(duì)在發(fā)動機(jī)及拖拉機(jī)振動噪聲測試、故障診斷、虛擬仿真方面不斷探索研究。

　　孫黎明介紹，振動噪聲問題從振動源到接受者之間有著復(fù)雜的傳遞路徑。為了做到有的放矢、事半功倍，他們采用試驗(yàn)與仿真并重的方法，二者齊頭并進(jìn)。通過振動噪聲測試快速確立主要噪聲源、傳遞路徑以及在實(shí)際運(yùn)行工況下的振動噪聲水平和頻譜特征；通過虛擬仿真快速、低成本地比較優(yōu)化方案以及對試驗(yàn)無法測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬計(jì)算。

　　兩年來，這個(gè)年輕的團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目中得到鍛煉、在收獲中得到成長，在振動噪聲試驗(yàn)與仿真方面都取得了長足的進(jìn)步，如燕子壘窩般形成了一系列技術(shù)規(guī)范及流程。他們對多項(xiàng)降噪措施進(jìn)行了分析和驗(yàn)證，并對其取得的效果進(jìn)行了深入的研究，建立和完善了數(shù)據(jù)庫，縮短了新機(jī)型開發(fā)時(shí)間，降低了試驗(yàn)成本；建立了發(fā)動機(jī)整機(jī)聲功率、振動烈度、噪聲源識別、曲軸扭振等方面的測試方法和流程，以及發(fā)動機(jī)振動噪聲仿真預(yù)測方法和流程、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器匹配仿真流程，掌握了優(yōu)化扭轉(zhuǎn)減振器的慣量比和定調(diào)比等參數(shù)的方法和流程；通過對機(jī)罩、駕駛室及其橡膠減振器的改進(jìn)設(shè)計(jì)、試制和驗(yàn)證，形成了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范。

　　如在LR6M3Z柴油機(jī)噪聲性能改進(jìn)研究中，通過噪聲源識別和整機(jī)噪聲與扭振的相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)扭轉(zhuǎn)振動導(dǎo)致的前端輪系噪聲尤為突出。由此，開展了曲軸扭轉(zhuǎn)減振器匹配的仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證工作，新設(shè)計(jì)的扭轉(zhuǎn)減振器在柴油機(jī)標(biāo)定工況下的整機(jī)噪聲降低6.3dB(A)，全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)噪聲平均降低2.7dB(A),整機(jī)振動降低35%，取得明顯效果。該課題“柴油機(jī)扭轉(zhuǎn)減振器匹配研究”獲得第十五屆一拖青年科技創(chuàng)新成果二等獎。

　　借鑒國際先進(jìn)樣機(jī)在振動與噪聲控制方面的經(jīng)驗(yàn)是該項(xiàng)工作迅速取得突破的重要途徑。項(xiàng)目開展過程中，從材料、結(jié)構(gòu)及整機(jī)布置方面結(jié)合測試數(shù)據(jù)，對先進(jìn)樣機(jī)進(jìn)行了細(xì)致的分析，在此基礎(chǔ)上取得了一系列有推廣應(yīng)用價(jià)值的減振降噪措施。如通過整機(jī)平衡性分析確定的減振方案，使得YT3B2柴油機(jī)的整機(jī)振動降低42%；通過YT4A2柴油機(jī)齒輪室蓋結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使得前端噪聲降低1dB(A)；結(jié)合振動測試與模態(tài)分析技術(shù)，對MG704拖拉機(jī)方向盤振動過大提出了改進(jìn)措施。在柴油機(jī)振動研究中還發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)臺架振動測量與整車測量的非相關(guān)性問題，該觀點(diǎn)得到國際知名研究機(jī)構(gòu)英國里卡多公司的肯定。

　　優(yōu)越的產(chǎn)品振動與噪聲性能是一款產(chǎn)品先進(jìn)性的**直觀體現(xiàn)，也是企業(yè)制造高端產(chǎn)品必須要攻克的一道難關(guān)。在早期的工程實(shí)踐中，解決問題的方式主要是在經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行試驗(yàn)對比，沒有形成相應(yīng)的設(shè)計(jì)體系和理論基礎(chǔ)。而只有建立包括仿真分析、試驗(yàn)技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)庫“四位一體”的技術(shù)支持體系，才能改變以往的被動局面。欣慰的是，技術(shù)中心正走在正確的道路上，并且在不斷取得進(jìn)步。

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