中國一拖：關(guān)注油耗噪聲 提高市場(chǎng)競爭力

　　拖拉機油耗和噪聲是困擾產(chǎn)品品質(zhì)提升的兩大頑疾，其指標也是企業(yè)技術(shù)實(shí)力的體現。自2013年初中國一拖制定《2013年品質(zhì)提升計劃》，并分派由相關(guān)單位和部門(mén)實(shí)施至今，已有兩個(gè)年頭。作為計劃的第6項和第7項——拖拉機降油耗、降噪工程，在技術(shù)中心、柴油機公司、三裝廠(chǎng)、質(zhì)量部等各方的共同努力下，經(jīng)過(guò)兩年的實(shí)施，已取得了顯著(zhù)的成果。這對于提高東方紅產(chǎn)品的市場(chǎng)競爭力大有裨益。技術(shù)中心的技術(shù)人員用行動(dòng)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(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展和社會(huì )的進(jìn)步，用戶(hù)對拖拉機產(chǎn)品的油耗和噪聲的關(guān)注度越來(lái)越高。油耗是與拖拉機使用成本密切相關(guān)的因素，與用戶(hù)的利益休戚相關(guān)，而振動(dòng)和噪聲則關(guān)系到用戶(hù)操作的舒適度和健康。在市場(chǎng)競爭日趨激烈，用戶(hù)對產(chǎn)品品質(zhì)要求日益提高的形勢下，振動(dòng)與噪聲的大小決定了一臺拖拉機在市場(chǎng)上的前景。

　　2011年至2012年，中國一拖質(zhì)量部對一拖生產(chǎn)的拖拉機抽查六分點(diǎn)油耗，普遍存在的超標現象引起了中國一拖領(lǐng)導的高度重視。為提升產(chǎn)品品質(zhì)，為用戶(hù)提供高效、可靠的產(chǎn)品，提高市場(chǎng)競爭力，2013年，中國一拖制定了《2013年品質(zhì)提升計劃》，并將降油耗列為其中第6項，由技術(shù)中心負責制訂匹配試驗方案和改進(jìn)措施。

　　相較于國內汽車(chē)公司而言，國內農業(yè)機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)成為各大農業(yè)裝備生產(chǎn)商競爭的焦點(diǎn)。正因此，為搶占市場(chǎng)制高點(diǎn)，加大產(chǎn)品在開(kāi)發(fā)過(guò)程中的減振與降噪的投入已刻不容緩。拖拉機降噪項目在中國一拖《2013年品質(zhì)提升計劃》中被列為第7項。

　　新老結合搞攻關(guān)，降耗效果顯著(zhù)

　　降油耗工程在技術(shù)中心發(fā)動(dòng)機首席專(zhuān)家朱敬安的帶領(lǐng)下展開(kāi)。經(jīng)研究，確定LX1000拖拉機配4V5自然吸氣發(fā)動(dòng)機為試驗樣車(chē)。先對該機型拖拉機進(jìn)行全面、系統的研究，形成系統的技術(shù)規范及試驗規范，繼而推廣到其他機型上。

　　LX1000試驗樣車(chē)為三裝廠(chǎng)認證車(chē)，是柴油機公司和三裝廠(chǎng)針對認證需要，已經(jīng)經(jīng)過(guò)優(yōu)化的樣車(chē)，其PTO六分點(diǎn)油耗已經(jīng)滿(mǎn)足國標≤350g/ kW·h的要求。

　　“因此，在此車(chē)上再進(jìn)行優(yōu)化工作，難度較大。但對已經(jīng)經(jīng)過(guò)優(yōu)化的車(chē)再實(shí)施降油耗，也是對我們現有技術(shù)水平的考驗。我們有信心進(jìn)一步降低其油耗，預期使其六分點(diǎn)油耗降低10～15g/ kW·h。”項目負責人朱振華談道。

　　2013年3月，拖拉機降油耗工程開(kāi)始實(shí)施。為了有效降低拖拉機整機油耗，朱振華和同事們認真分析、反復試驗，對柴油機性能、冷卻系統和進(jìn)氣系統采取了一系列優(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(mén)氣缸蓋，提升發(fā)動(dòng)機性能；在滿(mǎn)足散熱需求的前提下優(yōu)化冷卻系統，采用改進(jìn)后的風(fēng)扇，降低風(fēng)扇耗功以及水泵和風(fēng)扇轉速，達到降低功耗的目的；對粗濾器進(jìn)行優(yōu)化選型，減小進(jìn)氣阻力對發(fā)動(dòng)機性能的影響。

　　經(jīng)過(guò)一年多的不懈努力，該項目達到了降低拖拉機整機油耗的目標：優(yōu)化后試驗樣機六分點(diǎn)油耗降低39.3g/kW·h，達到了304.3g/ kW·h，超過(guò)了預期效果，降油耗效果明顯；優(yōu)化后試驗樣機在2000r/min工況下(拖拉機實(shí)際工作點(diǎn))比油耗為238.1g/kW·h，降低14.5g/kW·h，實(shí)際工作節能效果十分明顯。

　　“在整個(gè)項目的實(shí)施中，我們積累了豐富的經(jīng)驗，降油耗的顯著(zhù)效果充分證明，前期制定的降油耗工作的開(kāi)展流程是合理可行的?？梢砸罁卷椖康拈_(kāi)展流程，建立起一套降低拖拉機整機燃油消耗率的通用方法，為新機型的開(kāi)發(fā)、老機型的改進(jìn)提供指導。在新機型的開(kāi)發(fā)中，可以借鑒本項目中得到的一些結論，尤其是該項目輸出的兩份報告：發(fā)動(dòng)機性能優(yōu)化對比試驗報告和進(jìn)排氣系統及冷卻系統優(yōu)化試驗報告，在研發(fā)過(guò)程中具有重要的參考價(jià)值。”朱振華說(shuō)。

　　此外，項目形成了柴油機與整機匹配試驗規范等四份拖拉機降油耗試驗規范，具有很強的指導意義，可在其他機型拖拉機上推廣應用，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(huì )上，技術(shù)中心的“拖拉機整機降油耗工程”項目被評為“雙創(chuàng )”優(yōu)秀項目二等獎，朱振華榮獲中國一拖2014年上半年“創(chuàng )新明星”稱(chēng)號。

　　朱振華頗有感觸地說(shuō)：“項目的順利實(shí)施，離不開(kāi)各部門(mén)之間的協(xié)調配合，離不開(kāi)每位成員的積極努力；拖拉機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)常做常新的項目：每次都可能會(huì )遇到新的問(wèn)題，在解決的過(guò)程中就會(huì )有新的收獲，經(jīng)過(guò)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(dòng)力換向拖拉機以及LF1504動(dòng)力換擋拖拉機降油耗項目上，課題組一方面將2013年的工作成果在樣車(chē)上推廣，另一方面，由于它們具有新的底盤(pán)，在液壓系統上也開(kāi)展了降油耗工作。三種機型的試驗車(chē)均通過(guò)了國家拖拉機質(zhì)量監督檢驗中心的PTO測試，六分點(diǎn)油耗滿(mǎn)足了標準要求。

　　年輕團隊擔重任，降噪成效明顯

　　拖拉機的振動(dòng)噪聲性能是一個(gè)系統性問(wèn)題，涉及多個(gè)子系統和部件的相互作用。問(wèn)題的研究依賴(lài)于結構振動(dòng)、運動(dòng)與動(dòng)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用，同時(shí)還要對發(fā)動(dòng)機及附件、變速箱、底盤(pán)、懸置、駕駛室等產(chǎn)品結構和性能有深入的理解。技術(shù)中心CAE工程部振動(dòng)與噪聲控制研究科，在拖拉機工程部和發(fā)動(dòng)機工程部的支持下，自我加壓，承擔起了拖拉機降噪工程的研究工作。

　　振動(dòng)與噪聲控制研究科是一個(gè)年輕、精干、高效的團隊，平均年齡只有32歲，在副科長(cháng)孫黎明的帶領(lǐng)下，這個(gè)團隊在發(fā)動(dòng)機及拖拉機振動(dòng)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(dòng)噪聲問(wèn)題從振動(dòng)源到接受者之間有著(zhù)復雜的傳遞路徑。為了做到有的放矢、事半功倍，他們采用試驗與仿真并重的方法，二者齊頭并進(jìn)。通過(guò)振動(dòng)噪聲測試快速確立主要噪聲源、傳遞路徑以及在實(shí)際運行工況下的振動(dòng)噪聲水平和頻譜特征；通過(guò)虛擬仿真快速、低成本地比較優(yōu)化方案以及對試驗無(wú)法測量的數據進(jìn)行模擬計算。

　　兩年來(lái)，這個(gè)年輕的團隊在項目中得到鍛煉、在收獲中得到成長(cháng)，在振動(dòng)噪聲試驗與仿真方面都取得了長(cháng)足的進(jìn)步，如燕子壘窩般形成了一系列技術(shù)規范及流程。他們對多項降噪措施進(jìn)行了分析和驗證，并對其取得的效果進(jìn)行了深入的研究，建立和完善了數據庫，縮短了新機型開(kāi)發(fā)時(shí)間，降低了試驗成本；建立了發(fā)動(dòng)機整機聲功率、振動(dòng)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(dòng)機振動(dòng)噪聲仿真預測方法和流程、曲軸扭轉減振器匹配仿真流程，掌握了優(yōu)化扭轉減振器的慣量比和定調比等參數的方法和流程；通過(guò)對機罩、駕駛室及其橡膠減振器的改進(jìn)設計、試制和驗證，形成了相應的技術(shù)規范。

　　如在LR6M3Z柴油機噪聲性能改進(jìn)研究中，通過(guò)噪聲源識別和整機噪聲與扭振的相關(guān)性分析，發(fā)現柴油機扭轉振動(dòng)導致的前端輪系噪聲尤為突出。由此，開(kāi)展了曲軸扭轉減振器匹配的仿真和試驗驗證工作，新設計的扭轉減振器在柴油機標定工況下的整機噪聲降低6.3dB(A)，全轉速范圍內噪聲平均降低2.7dB(A),整機振動(dòng)降低35%，取得明顯效果。該課題“柴油機扭轉減振器匹配研究”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)樣機在振動(dòng)與噪聲控制方面的經(jīng)驗是該項工作迅速取得突破的重要途徑。項目開(kāi)展過(guò)程中，從材料、結構及整機布置方面結合測試數據，對先進(jìn)樣機進(jìn)行了細致的分析，在此基礎上取得了一系列有推廣應用價(jià)值的減振降噪措施。如通過(guò)整機平衡性分析確定的減振方案，使得YT3B2柴油機的整機振動(dòng)降低42%；通過(guò)YT4A2柴油機齒輪室蓋結構優(yōu)化，使得前端噪聲降低1dB(A)；結合振動(dòng)測試與模態(tài)分析技術(shù)，對MG704拖拉機方向盤(pán)振動(dòng)過(guò)大提出了改進(jìn)措施。在柴油機振動(dòng)研究中還發(fā)現發(fā)動(dòng)機臺架振動(dòng)測量與整車(chē)測量的非相關(guān)性問(wèn)題，該觀(guān)點(diǎn)得到國際知名研究機構英國里卡多公司的肯定。

　　優(yōu)越的產(chǎn)品振動(dòng)與噪聲性能是一款產(chǎn)品先進(jìn)性的**直觀(guān)體現，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(wèn)題的方式主要是在經(jīng)驗基礎上進(jìn)行試驗對比，沒(méi)有形成相應的設計體系和理論基礎。而只有建立包括仿真分析、試驗技術(shù)、優(yōu)化設計以及數據庫“四位一體”的技術(shù)支持體系，才能改變以往的被動(dòng)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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