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推土机等工程机械减振降噪关键技术及应用

2021年04月20日13:29

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    项目简介:

    推土机等工程机械减振设计、噪声控制是行业公认的技术难题,振动噪声已成为制约我国工程机械高质量发展和进入欧美高端市场的关键因素和指标。在国家“863”、科技支撑计划支持下,经过多年的联合攻关,系统的解决了工程机械振动噪声控制的难题,形成了减振、降噪技术体系和开发平台,开发了系列低振动噪声工程机械产品及发动机等关键零部件,推土机振动、噪声值优于欧美同类产品,取得了系列创新成果:

    1、发现了振动传递过程中频率分布与功率谱密度变化的相关性规律,提出基于功率谱密度和频率响应函数耦合分析振动传递路径的方法,解决了振动传递路径难以准确分辨的难题,确定了减振优化目标。开发了悬置参数快速稳定收敛数学算法,解决了工程机械动力总成及驾驶室悬置参数难以选取的问题,实现了快速智能设计悬置参数。发明了基于智能材料减振器的变阻尼变刚度减振器。形成了自主的工程机械振动传递路径识别、悬置系统参数及减震器优化设计技术体系。

    2、建立了高分辨度噪声源特征识别的算法,解决了工程机械物理噪声难以准确识别的难题。创建了广义线性、调频变换频谱分析法,解决了强噪声环境下发动机的排气频谱信号特征难以提取的问题,优化了消声器设计技术,提高了消声器性能。开发了基于风扇能耗最低原理的工程机械智能热管理策略,解决了工程机械风扇、流道噪声问题。揭示了预喷策略与柴油机噪声的关系,降低了柴油机燃烧、结构噪声。建立了工程机械噪声源识别及结构、气动、燃烧等噪声控制技术体系。

    3、提出了工程机械典型作业工况构建方法:基于主成分和聚类分析法建立了工程机械典型循环作业工况。提出了变矩器和柴油机动态匹配策略,建立了基于模型的工程机械动力总成优化匹配方法,编制了工程机械动力总成优化匹配软件,实现工程机械的动力性、经济性和振动噪声指标的协同优化。

    项目产品DH13K小马力推土机司机耳旁噪声值74.7dB(A),优于国家标准17.3dB(A),优于欧美同类产品;项目产品SD90-5超大马力推土机司机耳旁噪声值80dB(A),优于国家标准12dB(A),性能指标满足欧美最高标准要求,打破了欧美大马力推土机技术壁垒和市场垄断,与欧美先进企业在工程机械高端市场形成了竞争。

    获授权发明专利25项,软件著作权8项,制定国家、行业标准5项,企业标准16项,发表代表性论文17篇。中国机械工业联合会专家鉴定意见认为,本项目“创新显著,处于国际先进水平,经济及社会效益突出”。

    项目带动了我国工程机械行业和上下游产业技术、品质升级,推动行业形成了在国际市场上的竞争优势。山推推土机产品国内市场占有率达69.2%,40%出口北美、欧洲等国际市场,全球市场占有率保持全球前三。

    近三年,项目完成单位直接新增产值238.97亿元,新增利润48.3亿元,技术成果推广应用到工程机械用发动机、挖掘机、装载机等产品上,创造了巨大的经济和社会效益。

    获奖等级:二等奖

    完成单位:山推工程机械股份有限公司,山东大学,潍柴动力股份有限公司,天津大学,山重建机有限公司

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