数字化计量技术

在拖拉机整机检验中的应用

 中国一拖集团有限公司（简称一拖公司）经过60余年发展，已经形成以农业机械为核心，同时经营动力机械、零部件等多元产品的大型装备制造企业集团，是中国农机工业的重点骨干企业。2008年2月，国务院国资委批准了中国机械工业集团有限公司与一拖公司的重组方案，一拖公司正式进入中央企业序列。

 多年来，一拖在新产品开发、投资、生产、营销等方面不断保持着与国际知名企业合作，在国内外多地设有工厂、子公司和代表处。目前可生产大马力轮式拖拉机、中小马力轮式拖拉机、柴油发动机、联合收割机、压路机、工业推土机等产品，累计向社会提供了340余万台拖拉机和260余万台动力机械，为我国“三农”建设作出积极贡献。所属第一拖拉机股份有限公司在香港联交所和上海证交所上市，是中国唯一拥有“A+H”上市平台的农机企业。公司拥有核心业务领先优势，发展农业装备成套产品，做中国农业装备领导者，致力于成为卓越的全球农业装备供应商。

　　一、背景情况

　　 中小轮拖装配厂是主要从事生产（25~100）马力段拖拉机整机及提升器总成的主机厂，拖拉机整机检验是拖拉机整机制造的最后一个环节，在数字化检验计量技术应用之初，检验更多的是依靠人工，比如操纵力检测、踏板力检测只是依靠整机检验人员的触感，整机负荷状态下的性能只能通过整机的田间试验完成，而PTO试验需要外委到其他检验中心进行检验。比较低效的检验手段犹如巨大的枷锁紧紧地拖住了新机型的开发进度。近年来厂内整机开发日新月异，几乎每季度都推出新机型，如何提升整机的性能检验成为摆在工艺和计量检测人员面前的首要课题。

　　二、技术措施

　　 为了解决此检验瓶颈，我们从整机检验的设计、工艺和产品要求入手，导出计量检测参数。结合现状，通过调研，首先从优化检验工艺开始，并采用数字化检验计量技术，提出了整机检验方案，包括研制检验平台，配置检验器具。

　　经过我们计量检测工艺的不断优化后，整机检验工艺过程如下：整机下线——提升试验——磨合试验——负荷试验——PTO试验——整机操纵力试验——刹车及档位速度检验——档位运动轨迹监控。

　　为了实现工艺过程的快速准确试验和测量，我们研发配置了一系列数字化试验台。

　　底盘负荷磨合试验台，该试验台是专门针对拖拉机传动系性能的测试，包含制动、差速、动力输出及动力引出装置及停车制动等试验内容。该实验台可测量的参数有：左、右半轴的输出功率、扭矩和转速、加载负荷、试验油温、当前运行工作状态等，测量结果可溯源到企业最高标准。

　　考虑到测量数据的可靠性，该试验台具备点动和中心高度对中检测功能，能够保证换挡时顺利进入啮合状态，加载范围和磨合时间可以任意设定，并且具备自动计时报时、超载保护、异常情况报警等功能。测量结果为实现测过程控制和计量数据化管理，设备配有计算机数据接口，能够记录、监控和显示磨合加载试验数据，并可长期保存以备查用。

　　PTO试验台（见图1）可判定空载发动机的最高转速、动力输出轴变负荷平均燃油消耗率、动力输出轴最大转据点转速与最大功率点转速比等整机参数是否合格，能够保证整机的性能稳定。

 PTO试验台主要包括测功机、位置调节装置、油箱总成、电气系统、测量系统等。其中，测功机和油耗仪等计量仪器都在试验台中发挥重要作用。

 PTO试验台还配置了拖拉机的油耗管路测量线、烟度测量线、温度测量线，其测量系统包括传感器、数据采集箱、油耗仪、工控机和测试软件等，用来测量拖拉机动力输出轴转矩、动力输出轴转速、油耗、发动机冷却水温度、发动机机油温度、燃油温度、进气温度、环境温度、大气压力、相对湿度、升降高度等参数。所有测量参数均通过计算机采集分析，实现计量数据化管理。

　　此外，使用操纵杆操纵力检测设备能够精准地记录每一个操纵杆操纵力的最大值，通过对操纵力检测值的分析，方便发现整机故障并排除故障，确保整机装配质量。

　　使用非接触测距仪对制动踏板的信息进行采集、分析能够准确得出整机制动及加速性能，通过对这些数据的分析可以应用产品改进、工艺改进等。

　　通过道路轨迹跟踪仪能够跟踪每台车的行驶轨迹、行驶距离等内容，确保每台车整机调试都能够达到合格。

　　三、具体成效

1.防错手段升级

拖拉机在没有上计量检测设备之前都是由人工来进行质量把关，但是人为把关很多质量问题却不能够发现出来。例如空负荷磨合底盘不能够检验出加载时底盘的挂挡、异响等质量问题；而采用以上各种试验台后有效地规避了原来依靠人工可能造成的漏检及检验精度差的问题，有效地规避了错误的发生。 

2.整机性能数字化

　　上述几种计量设备都能够通过收集整机相应参数，调整参数、记录数据等功能来实现每个验证环节的数字化记录，通过这些计量设备能够及时发现整机性能的一致性参数偏差问题。

　　3.提升质量

　　通过市场反馈的质量数据，结合整机验证试验，有针对性的测试需求参数，比如通过负荷试验验证整机工作状态下速度、扭矩的变化；通过操纵力测试仪测试本批古巴500台出国车的操纵力，使我厂操纵杆操纵力得到优化提升并积累了全系列操纵数据。

　　4.产品改进

　　通过整机检验计量量具的应用，我厂在新产品开发环节的周期得到明显提升，同时新产品的试制数据如负载转速、提升力、扭矩、操纵力、各挡位速度均有了量化的数据，对于评价新产品品质稳定性得到极大的支撑。

　　四、感受体会

　　通过上述计量量具在整机检验各个环节的应用，不仅提升了我厂的检验水平，提升了整机验证效率，同时通过数据积累提升了产品质量，降低了整机开发进度，极大地促进了我厂产品的开发进度。计量技术的应用与产品质量息息相关，计量手段一定要与时俱进，它在生产制造的每个环节都发挥着质量保障作用，是实体产品的数据基础，是开发评价新产品的技术支撑，应该被广泛认知和应用。