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柳工研发减振降噪技术 噪声指标达国际领先水平

文章导读: 去年底,广西柳工集团有限公司研发的“面向工程机械机种特征的减振降噪共性关键技术与应用”获得了中国机械工业科技进步一等奖。

【发现中国原创技术】柳工研发减振降噪技术 把中国工程机械送入国际高端市场

《中国经济周刊》 记者 张燕|广西柳州报道

去年底,广西柳工集团有限公司(下称“柳工”)研发的“面向工程机械机种特征的减振降噪共性关键技术与应用”(下称“减振降噪技术”)获得了中国机械工业科技进步一等奖。对于柳工的研发团队来说,这无疑是对他们努力最好的认可。

经过数百万次试验,攻克了上百个技术难关,从2008年第一项子系统“消音器”的研发成功,到2011年第一台整机成型,再到如今技术应用平台形成,柳工研发团队历时数年磨成了一把征战国外高端机械市场的利器。

柳工首席科学家、减振降噪技术研发团队负责人初长祥表示,以应用该项技术的装载机“柳工CLG856III”为例,目前司机位置噪音为71分贝,不仅远远低于国标限制89分贝、欧盟标准80分贝,甚至比国际工程机械标杆企业卡特彼勒的高端产品950H装载机标配还要低一个分贝。

“不要小看这几个分贝,每3个分贝就是一个数量值,意味着声音传递的能量需要降一半。”初长祥介绍说,“随着该项技术的成功研发,目前柳工在噪声指标方面已经达到了国际领先水平。”

进军国际市场,产品噪声是“拦路虎”

噪声污染的管理一直是中国工程机械产品标准制定中的一个盲点。虽然从上世纪80年代开始,国内开始制定针对工程机械噪声污染的限制法规,但是相对宽泛。随着行业的发展,中国工程机械产品的质量与可靠性大幅提升,噪声控制也越来越受到重视。在最新出台的国家土方机械强制性标准中,赫然排在第一位的就是《土方机械噪声限值》。

“在国外市场,噪声污染的标准和排放标准是同样严格的。相比国际标杆企业的产品,噪声污染控制是国内机械产品的软肋。不同于国内机械产品采购,国外对于操作舒适性的要求很高,只有满足了国外客户的需求,才能提升国内机械产品在国外市场的竞争力。”初长祥对《中国经济周刊》表示。

1998年,柳工引进了国际机械标杆企业卡特彼勒一台轮式装载机整机机型。在研究过程中,柳工研发团队注意到了该机型针对振动噪声的处理技术。据初长祥回忆,当时,国内机械产品并没有专门针对噪声处理的相关技术。但是鉴于当时的技术难点还集中在动力和机械操作方面,柳工并没有对噪声处理予以重视。

2002年,柳工开始提出国际化战略,逐步将产品推向亚洲市场、拉丁美洲和欧美市场。在进入欧洲市场时,过去被忽略的噪声指标赫然成为“拦路虎”。

据了解,所有产品在进入欧盟市场前必须获得CE认证,这是一种安全认证标志,被视为制造商进入欧洲市场的护照。该认证对于机械产品噪声有两个强制性标准,包括司机位置噪声和机外辐射噪声,其限制远远低于当时的中国噪声限制。

初长祥回忆,当时柳工的机械产品在进入欧洲市场时便遇到了“刁难”。“以瑞典市场为例,柳工的产品在进入斯德哥尔摩港之前,需要先在阿姆斯特丹港附近的一个基地进行改装。改装费用非常高昂,一台机器就需要约2000欧元,也仅仅能将噪音降到刚刚符合市场准入标准。”初长祥告诉《中国经济周刊》,不仅是柳工的产品,当时国内的机械产品在进入欧洲市场时都遇到了相同的问题。“国外买家开玩笑说,你们的产品噪声太大,把我们的小动物都吵得不得安宁,这样是不行的。”

采用减振降噪技术,新产品销售额超17亿元

面对这样的困境,柳工决定成立专门的研发团队来研发针对噪声的技术。2008年10月,当时任柳工装载机研究院院长的初长祥走马上任,担任减振降噪技术研发团队负责人。

“不同于其他系统,噪声是看不见摸不着的,工程机械噪声来源于多个系统,例如动力、散热、悬架、液压和传动,而每一个系统中又包含了各个零部件、各项配套件, 最后还要解决声音共振传输的问题。这是一个非常庞大的工程,涉及到声乐、流体动力学、传热学、结构动力学多个学科。仅靠柳工现有的团队是无法完全覆盖的。”初长祥回忆说,柳工的“科学家体系”在这时起到了关键性作用。

一直以来,“科学家体系”在柳工的研发团队建设中处于核心位置。柳工采取“特聘科学家”模式,针对柳工急需的技术,找到国内首屈一指的研究人员,由柳工组建团队来与其进行技术对接,共同研发课题,来填补柳工的技术缺口。

经过全国范围的“人肉搜索”后,初长祥和哈尔滨工程大学的季振林教授进行了合作。季振林在NVH(噪声、振动与声振粗糙度)研究上颇有造诣。在季振林的帮助下,原先需要耗资上万元才能降低一个分贝的消声器,现在只需要几百元的制造成本就可以降低两三个分贝。由此开始,柳工逐渐攻克了动力、散热、驾驶室各个子系统,将零星的技术逐渐集成,在解决了多系统匹配耦合的难题后,2011年11月,第一台应用该技术的整机成型。

随后,柳工逐一整合了技术研发中涉及的基础理论、设计方法、测试评价、软硬件及数据库,形成了共性关键技术平台,能在更多的机种上进行模块化定制。目前,柳工自有产品已经有4条产品线,共21款机型使用该技术上进行了减振降噪处理。

初长祥向《中国经济周刊》介绍,应用了该项技术的机械产品再次进入欧洲市场后,反响非常好。“我们的产品就摆在那里,旁边是卡特彼勒和沃尔沃的,经销商非常有信心地对客户说,你可以上去开一下感受一下。柳工海外市场的销量也有明显提升,新产品带来的销售额超过17亿元。”初长祥说。

p52-1 初长祥(右三)向行业专家介绍柳工自主研发的减振降噪产品

初长祥(右三)向行业专家介绍柳工自主研发的减振降噪产品

以工匠精神来制造工程机械产品

广西柳工集团有限公司首席科学家 初长祥

减振降噪技术的研发成功与柳工多年来崇尚技术的传统是分不开的。柳工的前身是华东电机厂,在建厂初期,柳工有大量的制造手艺精湛的技术工人,他们的经验和手艺在柳工得到了很好的传承,柳工至今所使用的一些结构件制造技术都是这些老师傅带来的。

除却传承,技术的研发创新也非常重要。作为一家工程机械制造企业,产品是柳工综合能力的最好体现。要做好产品,技术一定要先行,创新能力至关重要。柳工一直以来都将新技术的创新研发视为重中之重,研发人员占比约10%。

工程机械的核心技术体现在零部件研发,这也是工程机械产品的核心竞争力所在。目前来看,我们在零部件技术的创新上还有很长一段路要走。除了零部件技术,中国工程机械制造企业还面临另一个挑战,基础技术和基础工业的研究。

面对全球制造行业信息化乃至智能化的大趋势,中国工程机械制造行业更需要踏踏实实走好每一步,把好质量关卡,注重技术创新,以工匠精神来制造工程机械产品。

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专家点评

中国工程机械学会常务理事徐格宁:中国制造企业要有敢啃硬骨头的魄力

过去,国内工程机械产品与世界标杆企业产品进行技术性能对比时,往往比较注重硬性的、功能属性的技术指标,比如动力、匹配、功能、能力等方面。软性的、环保属性的技术指标如污染排放等常被忽略。而当国内产品参与国外市场竞争时,这些不被重视的软性指标反而成了制约国内产品“走出去”的硬伤和短板。以欧美市场为例,欧美的污染排放标准普遍高于国内现行标准,振动噪声污染更是国外高端产品市场准入的技术指标壁垒。

在市场倒逼下,柳工积极应对,实现了减振降噪技术的突破,在整个工程机械行业而言,已达到了世界先进水平,个别机型甚至高于国外工程机械标杆产品的水平,这是非常难能可贵的。而且,该技术不仅仅是面对单一特定产品,而是建立了共性关键技术平台来满足不同产品的需求,显著降低了工程机械产品的振动噪声,打破了中国工程机械产品进入欧美高端市场的技术壁垒。

对于整个工程机械行业而言,柳工减振降噪技术的研发具有重大现实意义。我国工程机械产品能否“走出去”,“走出去”能否“用得住”,首先要迈过“高品质”的门槛。面对国外市场的高标准,国内工程机械制造企业要从无视到重视,从无奈到无畏,要有敢于啃硬骨头的魄力,脚踏实地认真研发,向国际标杆企业的高技术发起挑战。

通过对各个部位进行减振降噪处理,柳工CLG856III轮式装载机(标配)司机位置噪声71分贝,机外辐射噪声102分贝。

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