工程機械減振降噪技術(shù)是如何煉成的
去年底，廣西柳工集團有限公司（以下簡稱“柳工”）研發(fā)的“面向工程機械機種特征的減振降噪共性關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”（下稱“減振降噪技術(shù)”）獲得了中國機械工業(yè)科技進步一等獎。對于柳工的研發(fā)團隊來說，這無疑是對他們努力工作的最好認可。
經(jīng)過數(shù)百萬次試驗，攻克了上百個技術(shù)難關(guān)，從2008年第一項子系統(tǒng)“消音器”的研發(fā)成功，到2011年第一臺整機成型，再到如今技術(shù)應(yīng)用平臺形成，柳工研發(fā)團隊歷時數(shù)年，磨成了一件征戰(zhàn)國外高端機械市場的利器。
柳工首席科學(xué)家、減振降噪技術(shù)研發(fā)團隊負責(zé)人初長祥表示，以應(yīng)用該項技術(shù)的裝載機——“柳工CLG856III”為例，目前司機位置噪音為71分貝，不僅遠遠低于國標(biāo)限制的89分貝、歐盟標(biāo)準(zhǔn)的80分貝，甚至比國際工程機械標(biāo)桿企業(yè)卡特彼勒的高端產(chǎn)品950H裝載機標(biāo)配還要低1分貝。“不要小看這幾分貝，每3分貝就是一個數(shù)量級，意味著聲音傳遞的能量需要降一半。”初長祥介紹說，“隨著該項技術(shù)的成功研發(fā)，目前柳工在噪聲指標(biāo)方面已經(jīng)達到國際領(lǐng)先水平。”
產(chǎn)品噪聲成國際市場“攔路虎”
噪聲污染的管理，一直是中國工程機械產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)制定中的一個盲點。雖然從上世紀(jì)80年代開始，國內(nèi)開始制定針對工程機械噪聲污染的限制法規(guī)，但是相對寬泛。隨著行業(yè)的迅猛發(fā)展，中國工程機械產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性大幅提升，噪聲控制也越來越受到重視。在最新出臺的國家土方機械強制性標(biāo)準(zhǔn)中，赫然排在第一位的就是《土方機械噪聲限值》。“在國外市場，噪聲污染的標(biāo)準(zhǔn)和排放標(biāo)準(zhǔn)是同樣嚴(yán)格的。相比國際標(biāo)桿企業(yè)的產(chǎn)品，噪聲污染控制是國內(nèi)機械產(chǎn)品的軟肋。不同于國內(nèi)機械產(chǎn)品采購，國外對于操作舒適性的要求很高，只有滿足了國外客戶的需求，才能提升國內(nèi)機械產(chǎn)品在國外市場的競爭力。”初長祥表示。
1998年，柳工引進了國際機械標(biāo)桿企業(yè)卡特彼勒一臺輪式裝載機整機。在研究過程中，柳工研發(fā)團隊注意到該機型針對振動噪聲的處理技術(shù)。據(jù)初長祥回憶，當(dāng)時，國內(nèi)機械產(chǎn)品并沒有專門針對噪聲處理的相關(guān)技術(shù)。但是，鑒于當(dāng)時的技術(shù)難點還集中在動力和機械操作方面，柳工并沒有對噪聲處理予以重視。
2002年，柳工開始提出國際化戰(zhàn)略，逐步將產(chǎn)品推向亞洲市場、拉丁美洲和歐美市場。在進入歐洲市場時，過去被忽略的噪聲指標(biāo)，赫然成為“攔路虎”。
據(jù)了解，所有產(chǎn)品在進入歐盟市場前必須獲得CE認證，這是一種安全認證標(biāo)志，被視為制造商進入歐洲市場的護照。該認證對于機械產(chǎn)品噪聲有兩個強制性標(biāo)準(zhǔn)，包括司機位置噪聲和機外輻射噪聲，其限值遠遠嚴(yán)于當(dāng)時中國的噪聲標(biāo)準(zhǔn)。
初長祥回憶，當(dāng)時柳工的機械產(chǎn)品在進入歐洲市場時便遇到種種“刁難”。“以瑞典市場為例，柳工的產(chǎn)品在進入斯德哥爾摩港之前，需要先在阿姆斯特丹港附近的一個基地進行改裝。改裝費用非常高昂，一臺機器就需要約2000歐元，也僅僅能將噪音降到剛剛符合市場準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。”初長祥說。
不僅是柳工的產(chǎn)品，當(dāng)時國內(nèi)的機械產(chǎn)品在進入歐洲市場時，都不同程度地遇到了相同的問題。他說：“國外買家開玩笑說，你們的產(chǎn)品噪聲太大，把我們的小動物都吵得不得安寧，這樣是不行的。”
新技術(shù)促新產(chǎn)品暢銷歐洲
面對這樣的困境，柳工決定成立專門的研發(fā)團隊研發(fā)針對噪聲的技術(shù)。2008年10月，時任柳工裝載機研究院院長的初長祥走馬上任，擔(dān)任減振降噪技術(shù)研發(fā)團隊負責(zé)人。“不同于其他系統(tǒng)，噪聲是看不見摸不著的，工程機械噪聲來源于多個系統(tǒng)，例如動力、散熱、懸架、液壓和傳動，而每一個系統(tǒng)中又包含了各個零部件、各項配套件,最后還要解決聲音共振傳輸?shù)膯栴}。這是一個非常龐大的工程，涉及到聲學(xué)、流體動力學(xué)、傳熱學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)多個學(xué)科。僅靠柳工現(xiàn)有的團隊是無法完全覆蓋的。”初長祥回憶說，柳工的“科學(xué)家體系”在這時起到了關(guān)鍵性作用。
一直以來，“科學(xué)家體系”在柳工的研發(fā)團隊建設(shè)中處于核心位置。柳工采取“特聘科學(xué)家”模式，針對柳工急需的技術(shù)，找到國內(nèi)首屈一指的研究人員，由柳工組建團隊來與其進行技術(shù)對接，共同研發(fā)課題，來填補柳工的技術(shù)缺口。
經(jīng)過全國范圍的“人肉搜索”后，初長祥和哈爾濱工程大學(xué)教授季振林進行了合作。季振林在NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度）研究上頗有造詣。在季振林的幫助下，原先需要耗資上萬元才能降低1分貝的消聲器，現(xiàn)在只需要幾百元的制造成本就可以降低兩三分貝。由此開始，柳工逐漸攻克了動力、散熱、駕駛室等各個子系統(tǒng)，將零星的技術(shù)逐漸集成，在解決了多系統(tǒng)匹配耦合的難題后，2011年11月，第一臺應(yīng)用該技術(shù)的整機成型。
隨后，柳工逐一整合了技術(shù)研發(fā)中涉及的基礎(chǔ)理論、設(shè)計方法、測試評價、軟硬件及數(shù)據(jù)庫，形成了共性關(guān)鍵技術(shù)平臺，在更多機種上進行模塊化定制。目前，柳工自有產(chǎn)品已經(jīng)有4條產(chǎn)品線，共21款機型使用該技術(shù)進行了減振降噪處理。
據(jù)初長祥介紹，應(yīng)用了該項技術(shù)的機械產(chǎn)品再次進入歐洲市場后，反響非常好。“我們的產(chǎn)品就擺在那里，旁邊是卡特彼勒和沃爾沃的。經(jīng)銷商非常有信心地對客戶說，你可以上去開一下感受一下。柳工海外市場的銷量也有明顯提升，新產(chǎn)品帶來的銷售額超過17億元。”初長祥說。
傳承與創(chuàng)新讓工程機械走向未來
減振降噪技術(shù)的研發(fā)成功，與柳工多年來崇尚技術(shù)的傳統(tǒng)是分不開的。柳工的前身是華東電機廠。在建廠初期，柳工有大量的制造手藝精湛的技術(shù)工人，他們的經(jīng)驗和手藝在柳工得到了很好的傳承。柳工至今所使用的一些結(jié)構(gòu)件制造技術(shù)，都是這些老師傅們帶來的。
除了傳承，技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新也非常重要。作為一家工程機械制造企業(yè)，產(chǎn)品是柳工綜合能力的最好體現(xiàn)。要做好產(chǎn)品，技術(shù)一定要先行，創(chuàng)新能力至關(guān)重要。柳工一直以來都將新技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)視為重中之重，研發(fā)人員占比約10%。“工程機械的核心技術(shù)體現(xiàn)在零部件研發(fā)，這也是工程機械產(chǎn)品的核心競爭力所在。目前來看，我們在零部件技術(shù)的創(chuàng)新上還有很長一段路要走。除了零部件技術(shù)，中國工程機械制造企業(yè)還面臨另一個挑戰(zhàn)，那就是基礎(chǔ)技術(shù)和基礎(chǔ)工業(yè)的研究。”初長祥說，“面對全球制造行業(yè)信息化乃至智能化的大趨勢，中國工程機械制造行業(yè)更需要踏踏實實走好每一步，把好質(zhì)量關(guān)卡，注重技術(shù)創(chuàng)新，以工匠精神來制造工程機械產(chǎn)品。”
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