智能型低噪声耐高温铲运机械关键技术与应用

完成单位：徐工集团工程机械股份有限公司科技分公司

完 成 人：宋红兵、许 鹏、苏俊收、马 倩、董文华、耿彦波、魏勋利、李志刚、钟俊伟、曾海霞

一、项目概况

铲运机械是支撑国民经济发展的重要基础装备，重载作业时散热难、噪声大，存在安全隐患，欧美国家制定了严格的噪声限值标准与安全要求，高温地区存在着严格的热平衡要求，产品在夏季施工、高速行驶等恶劣作业工况时，出现了机外与驾驶室内噪声过高、发动机散热能力不足等现象，制约着我国工程机械品质提升。本项目研发了高效率散热器、多功能导风罩、低风阻动力舱，突破了工程机械散热系统多工作介质温度协同控制与基于载荷谱特征的散热系统智能正向设计技术。研发了排气系统低频消声技术、流体作业装置高噪抑制技术、复杂噪声路径规划技术，提出了基于进排气消声器阻力特性的优化设计方法，从根源上实现了噪声的有效控制。研发了风道自适应开闭结构、冷却系统匹配实验台，突破了热平衡、噪声、空间布局相互耦合条件下的多目标优化技术，解决了高散热功率与低噪声矛盾的共性难题。研发了支腿保护机构与报警装置，发明了电液控换向阀安全保护系统，提高了整机的安全性和可靠性。项目已获授权发明专利13件，受理PCT专利1件，授权实用新型专利10件，登记计算机软件著作权3件，发布中国工程机械工业协会标准1项。

二、科技创新

1．针对冷却系统散热能力不足、散热器容易被粉尘严重覆盖的问题，研制了多功能导风罩，发明了散热器除尘装置与方法，搭建了基于数据库的散热系统智能化设计平台，实现了许用环境温度达到50℃以上、正向冷却设计与实车验证结果控制在3℃以内，降低了市场过热反馈。针对工程机械异常过热的问题，根据水温、冷凝、中冷、油冷等需求，进行散热器耦合设计，突破框架尺寸限制，设计多种模块结构与布置形式，满足发动机、液压、空调等部件在全工况下的冷却需求。

2．针对排气系统低频噪声难消除、消声量与压力损失矛盾等难题，研制了阻抗复合式消声器，研发了集成圆锥体腔、颗粒阻尼器的扩张耗散型消声器，提出了基于进排气消声器阻力特性的优化设计方法，排气系统低频噪声消声量提高了 5dB(A)，总消声量由 20dB(A)提升到 30dB(A)。针对流体作业装置汽蚀现象严重、脉动压力大等难题，发明了基于异类多源信号的水泵阀门自动调节方法及装置，解决了大流量汽蚀导致的异常噪声。针对复杂噪声传播路径多、机罩开口面积大、驾驶室固有缝隙多等问题，提出基于路径规划与能量加速衰减的复杂噪声阻隔消声技术，发明了驾驶室复杂噪声分频段逐级消除的多层级空腔阻隔结构，司机耳旁声压级达 70dB(A)，优于欧盟 CE 认证要求限值 10dB(A)。

3．针对高散热功率与低噪声矛盾的难题，提出了基于风道路径选择的冷却介质温度控制策略，发明了带有消声腔的复合式无涡流的低风阻动力舱风道，实现了风量与噪声的同步优化，最大许用环境温度从45℃提高到52℃时，冷却系统近场声压级降低8-10dB(A)。

4．针对铲运机械存在的安全隐患问题，发明了一种支腿油缸保护机构与双层报警装置，发明了通过电液控换向阀的开启来限制操纵手柄功能的安全保护系统，提高了整机的安全性和可靠性。

三、推广应用

目前技术方案正在积极向徐工集团旋挖钻机、高空作业车、压路机等其他类产品进行推广应用，项目中涉及的装置、系统与方法还可应用到环卫机械、农业机械、矿山机械等领域，本项目关键技术已在徐工集团装载机、挖掘装载机、滑移装载机等3类产品共计9个型号上进行了推广应用，新增销售717台，销售额3.2亿元，产品出口至美、德、巴西等国家，经济效益显著，企业市场份额在中国工程机械行业排名第1。

四、应用效益

智能型低噪声耐高温关键技术应用徐工铲运机械产品后，累计销售717台，累计销售收入32192.5万元，累计新增毛利6798.72万元。均单台成本36.25万元，单台售价45.74万元。从而算出新增毛利总额6798.72万元，然后用新增毛利总额计算出增值税，企业所得税按高企所得税率15%计算，接着用增值税计算出城建税和教育费附加，从而算出新增税收1218.33万元。