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基于载荷谱的工程机械动力系统及元件基础试验平台技术研究与应用

2021年04月20日13:25

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    项目简介

    我国已成为世界工程机械第一制造大国,2018年行业销售规模超过6000亿元,是我国重要的支柱产业。但是在工程机械产品的能效利用、动力部件可靠性等“硬核竞争力”方面与国际先进水平还有相当大的差距。主要原因是国内传统的动力总成及组成元件的匹配、设计和试验都采用静态载荷参数进行,系统匹配性能得不到充分的发挥,其效率和燃油经济性达不到最优,部件的适用性无法得到充分验证。如果采用实际样机测试分析的研究方法,试验周期过长,复现性差,并且难以改变配置参数和控制策略,需要更高的成本。

    为解决上述技术瓶颈,本项目以工程机械实际工况载荷谱相关技术研究为突破口,进行载荷谱测试分析、整机能效匹配、载荷谱动态加载与控制等技术研究,制定关键元件可靠性试验标准,研制动力系统总成与元件试验装备。从而形成一整套基于载荷谱的工程机械动力系统及元件的匹配、分析与试验的相关技术,为工程机械整机与元件的产品设计、产品性能的进一步完善提供真实有效的技术方法。主要实现四大技术创新:

    1.制定了工程机械载荷谱集成测试规范,建立了工程机械行业载荷谱采集和编制的标准架构;提升了工程机械行业载荷谱采集和编制的标准化水平。

    2.提出了动力系统能量利用率的概念,用于分析评价整机液压系统流量分配,解决了复合动作协调性难以评价的行业技术难点。

    3.采用外推八级载荷谱和载荷谱损伤等效原理,首次编制出基于工程机械实际工况的试验室等效试验加载谱,制定了液压泵、多路阀、回转马达、动力换挡变速器的可靠性试验行业标准,填补行业空白。

    4.基于模块化设计,开发了载荷谱动态拟实加载系统,研制了动力系统匹配和元件可靠性试验系统,为提高产品性能的试验室验证水平提供装备保证。

    项目主要创新内容经过查新、鉴定,认为该项目创新性强,达到国际先进技术水平。

    项目申请专利29项,其中发明专利14项、实用新型专利15项,授权专利13项,其中发明专利2项;发表论文6篇;制订了9项标准规范,其中5项团体标准。研发建设了三个试验台架,其中液压元件可靠性试验台架和动力换挡变速器可靠性试验台架经过国家计量认证机械汽车评审组的核查评审,认为两试验台具备载荷动态加载功能,测量参数、精度和测量稳定性均高于国内外相关标准要求,实验数据准确,具备开展第三方检测的能力。

    项目形成的整机产品匹配技术研究成果,经过主机企业的批量应用,经济效益显著;在零部件可靠性试验装置和标准研究方面形成的科技成果,填补了中国工程机械行业发展中基础试验平台和共性技术领域空白,为改变国内工程机械整机及关键部件可靠性技术状态,加快工程机械关键技术自主研发速度和水平提供了保障,促进了我国工程机械节能和绿色制造水平提升,为行业高质量发展夯实技术基础。

    获奖等级:二等奖

    完成单位:天津工程机械研究院有限公司、三一重机有限公司

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