如今可通过提高操作员的舒适性提升非公路行业车辆的价值。机器设计人员可以通过两种主要方式来实现这一目标：降低驾驶室噪音（降低音量，改善音质）；提高操纵舒适性。
在丹佛斯(Danfoss)公司丹麦诺德堡(Nordborg)应用开发中心(ADC)，常用一家市场领军企业的拖拉机研究改善操纵性能和驾驶室舒适性的方法，其中低噪音齿轮泵（双面啮合技术）用于转向功能。最后将拖拉机的转向装置替换为丹佛斯OSPE电液转向装置，转向泵采用了Turolla公司的专利创新低噪音齿轮泵技术Shhark。最终结果是改善了驾驶室和操纵舒适性。
展示Turolla Shhark泵创新设计的剖面图
解决方案的理论依据
假设两个泵产生相同的声级，人们对在机器驾驶室中听到的声音的感知在使用这两个泵时可能会有很大差异。此外，在评估驾驶室内的噪音时，声级和音质都是重要参数。从操作员的角度来看，会首选在所有工作条件下声级最小，操作最舒适的驾驶室。为了评估如何达到最佳状态，对在丹佛斯应用开发中心的拖拉机采用不同配置进行了测试。最初在转向机构中安装了双面啮合齿轮泵。接下来，安装了一个排量较大的Shhark泵，以提高操纵舒适性，并验证这种泵是否能够使驾驶室内保持至少相同的噪音水平，甚至降低噪声。测试取得了成功。以下是详细结果。
操纵舒适性
在田间行驶时，农民在直行时喜欢良好的操控性（避免不断修正方向），特别是在播种或施肥时。然后，当他们到达地头，在地头转弯时，他们喜欢不费力的转动方向盘进行急转弯。因此，该试验中的拖拉机配备了一个称为OSPE的丹佛斯电液转向装置，帮助快速转向。该系统需要一个较大的排量泵（将11 cc双面啮合齿轮泵换成Shhark 14cc），会产生更高的潜在转向流量，因而在地头转弯时所需方向盘转数较少。
噪音：音量
驾驶室中的声级对最终用户而言是一个关键因素。为了降低声级，试验拖拉机上过去已安装了低噪音齿轮泵（双面啮合技术）。如上所述，为了改善操纵舒适性，安装了较高排量的泵。由于齿轮泵产生的噪音与其排量成正比，因此接下来Turolla决定安装Shhark泵以进一步降低噪音水平。双面啮合技术是一种众所周知的降低齿轮泵噪音的方法，通过将齿轮之间的齿隙减小到零来实现这一点，会产生倍频噪声，但同时将压力脉动减少了75%。Turolla Shhark技术采用了全新的概念。在这种情况下，去除了齿轮的非工作侧，从而可增加更多齿——因而增加噪声发射频率，同时将压力脉动减少78%。
噪音：音质
人类对噪声的感知对发出噪声的频率非常敏感。对于非公路机械的低噪音齿轮泵，可以将音质定义为二次谐波的声发射水平，原因是发射二次谐波的频率通常是与驾驶室框架相互作用的频率，对驾驶室内操作员感知的噪音有很大影响。在诺德堡应用开发中心，Turolla和丹佛斯在机器上配备了测量双面啮合齿轮泵和Shhark发出的二次谐波的设备。工作过程中的声压级由驾驶室中的声级计测量，然后对获得的主要谐波信号进行傅里叶变换。如图1所示，提取二次谐波后可以看出，在所有运行条件下，Shhark的值比双面啮合技术约低10dB(A)，从而使操作员有更好的舒适性。在20到10000Hz的范围内，相比较低频率下发出的噪声，以较高频率发出的噪声对于人耳来说更令人讨厌——即使总强度相同或较低。因此，二次谐波发出的声音可能是一些操作员在驾驶室中听到“恼人的哨声”的原因，即使所有部件都正常工作，且驾驶室内的整体声压很低。这种现象表明音质差。由于Shhark二次谐波噪声低于双面啮合技术，因此就音质而论其是最佳选择。
图1显示了Shhark与双面啮合泵在100bar下的二次谐波结果对比
噪音：声音一致性
双面啮合技术长期以来一直是最常见的降噪技术。它基于零齿隙概念，即一个齿与其相配齿之间的间隙为“零”。新泵可能是“零间隙”，但在正常操作条件（例如油污染、磨损等）下，随时间延长泵会失去这种特征，变成标准（噪声）泵。与之不同，Shhark LoNoise泵基于一项新专利技术，与其他技术相比，该技术的优势是可在整个机器寿命期内保持其最佳性能，从而可为机器设计人员节省成本。
结论
机器设计人员可以采用经改进的转向装置（例如Danfoss OSPE）与Shhark齿轮泵组合使用来提高操作员的舒适性（有明确的市场需求）。该解决方案的优点是直线行驶时有良好操控性，易于在地头转弯，改善了驾驶室中的音质和音量。简言之，与现有双面啮合技术相比，Shhark技术的优势在于：音量更低，音质更好，声音一致性更好。计划在丹佛斯应用开发中心（诺德堡、埃姆斯、海盐），以及在Turolla公司进行进一步的测试，评估Shhark在其他机器上的性能。
Sara Cazzaniga是Turolla公司产品经理
marketing@turollaocg.com
本文来自IVT & Turolla，本文观点不代表iHydrostatics静液压立场。
