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智能型低噪聲耐高溫鏟運(yùn)機(jī)械關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用

完成單位：徐工集團(tuán)工程機(jī)械股份有限公司科技分公司

完 成 人：宋紅兵、許 鵬、蘇俊收、馬 倩、董文華、耿彥波、魏勛利、李志剛、鐘俊偉、曾海霞

一、項(xiàng)目概況

鏟運(yùn)機(jī)械是支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)裝備，重載作業(yè)時(shí)散熱難、噪聲大，存在安全隱患，歐美國(guó)家制定了嚴(yán)格的噪聲限值標(biāo)準(zhǔn)與安全要求，高溫地區(qū)存在著嚴(yán)格的熱平衡要求，產(chǎn)品在夏季施工、高速行駛等惡劣作業(yè)工況時(shí)，出現(xiàn)了機(jī)外與駕駛室內(nèi)噪聲過高、發(fā)動(dòng)機(jī)散熱能力不足等現(xiàn)象，制約著我國(guó)工程機(jī)械品質(zhì)提升。本項(xiàng)目研發(fā)了高效率散熱器、多功能導(dǎo)風(fēng)罩、低風(fēng)阻動(dòng)力艙，突破了工程機(jī)械散熱系統(tǒng)多工作介質(zhì)溫度協(xié)同控制與基于載荷譜特征的散熱系統(tǒng)智能正向設(shè)計(jì)技術(shù)。研發(fā)了排氣系統(tǒng)低頻消聲技術(shù)、流體作業(yè)裝置高噪抑制技術(shù)、復(fù)雜噪聲路徑規(guī)劃技術(shù)，提出了基于進(jìn)排氣消聲器阻力特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，從根源上實(shí)現(xiàn)了噪聲的有效控制。研發(fā)了風(fēng)道自適應(yīng)開閉結(jié)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)匹配實(shí)驗(yàn)臺(tái)，突破了熱平衡、噪聲、空間布局相互耦合條件下的多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)，解決了高散熱功率與低噪聲矛盾的共性難題。研發(fā)了支腿保護(hù)機(jī)構(gòu)與報(bào)警裝置，發(fā)明了電液控?fù)Q向閥安全保護(hù)系統(tǒng)，提高了整機(jī)的安全性和可靠性。項(xiàng)目已獲授權(quán)發(fā)明專利13件，受理PCT專利1件，授權(quán)實(shí)用新型專利10件，登記計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)3件，發(fā)布中國(guó)工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)。

二、科技創(chuàng)新

1．針對(duì)冷卻系統(tǒng)散熱能力不足、散熱器容易被粉塵嚴(yán)重覆蓋的問題，研制了多功能導(dǎo)風(fēng)罩，發(fā)明了散熱器除塵裝置與方法，搭建了基于數(shù)據(jù)庫的散熱系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了許用環(huán)境溫度達(dá)到50℃以上、正向冷卻設(shè)計(jì)與實(shí)車驗(yàn)證結(jié)果控制在3℃以內(nèi)，降低了市場(chǎng)過熱反饋。針對(duì)工程機(jī)械異常過熱的問題，根據(jù)水溫、冷凝、中冷、油冷等需求，進(jìn)行散熱器耦合設(shè)計(jì)，突破框架尺寸限制，設(shè)計(jì)多種模塊結(jié)構(gòu)與布置形式，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓、空調(diào)等部件在全工況下的冷卻需求。

2．針對(duì)排氣系統(tǒng)低頻噪聲難消除、消聲量與壓力損失矛盾等難題，研制了阻抗復(fù)合式消聲器，研發(fā)了集成圓錐體腔、顆粒阻尼器的擴(kuò)張耗散型消聲器，提出了基于進(jìn)排氣消聲器阻力特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，排氣系統(tǒng)低頻噪聲消聲量提高了 5dB(A)，總消聲量由 20dB(A)提升到 30dB(A)。針對(duì)流體作業(yè)裝置汽蝕現(xiàn)象嚴(yán)重、脈動(dòng)壓力大等難題，發(fā)明了基于異類多源信號(hào)的水泵閥門自動(dòng)調(diào)節(jié)方法及裝置，解決了大流量汽蝕導(dǎo)致的異常噪聲。針對(duì)復(fù)雜噪聲傳播路徑多、機(jī)罩開口面積大、駕駛室固有縫隙多等問題，提出基于路徑規(guī)劃與能量加速衰減的復(fù)雜噪聲阻隔消聲技術(shù)，發(fā)明了駕駛室復(fù)雜噪聲分頻段逐級(jí)消除的多層級(jí)空腔阻隔結(jié)構(gòu)，司機(jī)耳旁聲壓級(jí)達(dá) 70dB(A)，優(yōu)于歐盟 CE 認(rèn)證要求限值 10dB(A)。

3．針對(duì)高散熱功率與低噪聲矛盾的難題，提出了基于風(fēng)道路徑選擇的冷卻介質(zhì)溫度控制策略，發(fā)明了帶有消聲腔的復(fù)合式無渦流的低風(fēng)阻動(dòng)力艙風(fēng)道，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)量與噪聲的同步優(yōu)化，最大許用環(huán)境溫度從45℃提高到52℃時(shí)，冷卻系統(tǒng)近場(chǎng)聲壓級(jí)降低8-10dB(A)。

4．針對(duì)鏟運(yùn)機(jī)械存在的安全隱患問題，發(fā)明了一種支腿油缸保護(hù)機(jī)構(gòu)與雙層報(bào)警裝置，發(fā)明了通過電液控?fù)Q向閥的開啟來限制操縱手柄功能的安全保護(hù)系統(tǒng)，提高了整機(jī)的安全性和可靠性。

三、推廣應(yīng)用

目前技術(shù)方案正在積極向徐工集團(tuán)旋挖鉆機(jī)、高空作業(yè)車、壓路機(jī)等其他類產(chǎn)品進(jìn)行推廣應(yīng)用，項(xiàng)目中涉及的裝置、系統(tǒng)與方法還可應(yīng)用到環(huán)衛(wèi)機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械等領(lǐng)域，本項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)已在徐工集團(tuán)裝載機(jī)、挖掘裝載機(jī)、滑移裝載機(jī)等3類產(chǎn)品共計(jì)9個(gè)型號(hào)上進(jìn)行了推廣應(yīng)用，新增銷售717臺(tái)，銷售額3.2億元，產(chǎn)品出口至美、德、巴西等國(guó)家，經(jīng)濟(jì)效益顯著，企業(yè)市場(chǎng)份額在中國(guó)工程機(jī)械行業(yè)排名第1。

四、應(yīng)用效益

智能型低噪聲耐高溫關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用徐工鏟運(yùn)機(jī)械產(chǎn)品后，累計(jì)銷售717臺(tái)，累計(jì)銷售收入32192.5萬元，累計(jì)新增毛利6798.72萬元。均單臺(tái)成本36.25萬元，單臺(tái)售價(jià)45.74萬元。從而算出新增毛利總額6798.72萬元，然后用新增毛利總額計(jì)算出增值稅，企業(yè)所得稅按高企所得稅率15%計(jì)算，接著用增值稅計(jì)算出城建稅和教育費(fèi)附加，從而算出新增稅收1218.33萬元。