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          西方對華嚴密封鎖:高壓柱塞泵,鯁在中國裝備制造業咽喉的一根刺

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          【摘要】:
          科技日報記者 王海濱 通訊員 王玉芳
          “我國液壓工業的規模在2017年已經成為世界第二,但產業大而不強,尤其是額定壓力35MPa以上高壓柱塞泵,90%以上依賴進口。可以說,高壓柱塞泵是鯁在我國裝備制造業咽喉要道的一根‘刺’。”
           
           
          太重集團榆次液壓工業有限公司
           
          近日,在太重集團榆次液壓工業有限公司,該公司副總、高級工程師陳群立對科技日報記者說,“高性能的柱塞泵,美德日等國外4家龍頭企業占據中國市場70%以上份額,在技術方面卻對中國嚴密封鎖。”
           
          小部件,大威力
           
           
          高壓柱塞泵是高端液壓裝備的核心元件,被稱作液壓系統的“心臟”。液壓系統是裝備制造業的關鍵部件之一,被廣泛應用于農林機械、化工、輕紡機械、能源工業機械、冶金工業機械、建材工業機械、機床行業,以及軍工、航空航天、船舶等等。
          據相關數據統計,發達國家生產的95%的工程機械、90%的數控加工中心、95%以上的自動線都采用了液壓傳動技術。可以說,一切工程領域,凡是有機械設備的場合,都離不開液壓系統。
           
           
          一個完整的液壓系統由5個部分組成,即動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。動力元件的作用是將原動機的機械能轉換成液體的壓力能,它向整個液壓系統提供動力。液壓泵的結構形式一般有齒輪泵、葉片泵、柱塞泵和螺桿泵。
           
           
          高壓柱塞泵屬于動力元件。我國國產大飛機C919試飛成功的重要功臣之一,中國二重生產的國際最大的8萬噸級模鍛液壓機,其高壓柱塞泵就是進口美國的產品,幾十臺柱塞泵靠電動機帶動把液壓油加壓后推動油缸產生8萬噸的鍛打壓力。
          再比如坦克的履帶行走,就是依靠內燃機帶動液壓泵,讓油液經由閥門控制通過油管輸出去,驅動馬達變成旋轉運動,然后帶動履帶行走。我國的坦克、裝甲車等軍工機械,絕大多數使用的是進口高壓柱塞泵。
          這些進口的液壓泵,每臺價格都在20萬元以上。而這些液壓泵的更換和維修,都會受到外國公司供貨周期和提供服務的牽制。
           
          “形似”易,“神似”難
           
           
          陳群立說:“要實現高壓柱塞泵產品的技術突破,首先就要實現高端鑄件的突破。”
          他介紹,高壓柱塞泵的各個零件都被整體“包裹”在鑄造殼體里面,如果說高壓柱塞泵是液壓設備的心臟,那么,柱塞滑靴副可視作這個心房內的心瓣膜。
          與柱塞、滑靴配對運動的缸孔及止推板都相當于“心房”“心室”的動力部件,他們都在輸出動力的時候各司其職,受沖擊和交變應力最為頻繁,受壓最大,運動速度和加速度最高,這些部件除了本身應該具有高硬度和耐磨的特性外,他們還共同依靠鑄件殼體的高精度支撐。
           
           
          “高壓柱塞泵在工作過程中,會受到10—30兆帕的高頻率沖擊,高壓柱塞泵在高頻率的沖擊下,鑄件外殼就要承受巨大的機械力和液壓力,不合格的鑄件外殼在受力(熱)后會變形變大,殼體輕則會出現‘冒汗’現象,重則泄漏,甚至有的柱塞—滑靴還會出現脫開的現象。”
          陳群立介紹。另外,由于壁厚不均,存在許多孤立的熱節,高壓柱塞泵鑄件內部容易出現縮松縮孔等缺陷,所以高壓柱塞泵的鑄件對技術、工藝和后續處理等方面的要求很高。
          國內生產的液壓柱塞泵與外國品牌相比,在技術先進性、工作可靠性、使用壽命、變量機構控制功能和動靜態性能指標上都有較大差距,基本相當于國外上世紀90年代初水平。差距主要表現在產品品種、性能和可靠性等方面。液壓產品品種只有國外的1/3,壽命為國外的1/2。
           
           
          我國生產的高壓柱塞泵與國外先進水平的差距在于:故障率高,我們的產品有的只用一兩個月就出現故障,國外的可以用一兩年;平均無故障運行時間,我國的在2000小時以下,國外的可以達到8000小時以上;泵的容積效率低下,我國的柱塞泵長時間運行狀況下極易發生過度發熱、內損,從而功效急速下降。
          目前,國內生產液壓柱塞泵規模較大的有太重榆液、中航力源、北京華德等企業。
           
          由于鑄件工藝的薄弱,國內大多企業只能做到“形似”,還沒能做到“神似”。
          國產化提速,推廣應用還需假以時日
           
           
          山西是我國重要的液壓基礎件生產制造基地,也是重型裝備的制造和使用大省。太重集團榆次液壓工業有限公司,是國內規模最大的高端液壓產品制造企業之一。產品用戶遍布全國,出口東南亞、中東、歐美等國家和地區。
          近年來,太重榆液引進國際先進工藝技術,引進世界頂級的液壓鑄造專家、質量控制專家和軟件設施等,初步實現了引進吸收再創新。目前,材料研究、柱塞泵、高壓閥、多路閥等多項關鍵技術已經取得突破,產品已經實現了裝機。
          陳群立說:“我們的自主產品還需要市場檢驗,需要更多的用戶檢驗。在初始階段,推廣應用是一道艱難的門檻。呼吁有關部門給予政策支持,幫助我們的自主產品走向市場,替代進口,反過來再促進我們的產品不斷提高質量。”
           
           
          發達國家的高壓柱塞泵研究和應用,比我國早100多年,在二戰期間,他們的產品已經廣泛應用于軍艦、坦克等大量軍工裝備。從基礎理論研究到產品推廣應用,都經歷了長期的積累。
          而我國則從上世紀80年代末90年代初才有科研機構與生產廠家開始研究開發這種產品,有關高壓柱塞泵的基礎理論研究薄弱,設計理念和水平落后,特別是三大摩擦副的材料和工藝,都沒有取得實質性進展。
          太原理工大學機械工程學院院長權龍教授說:“并不是我國制造不了高壓柱塞泵,只不過我國液壓工業較發達國家起步晚,制造的柱塞泵在性能上、使用壽命和可靠性方面較國外先進產品尚有一定差距。近年來我們與國外的差距正在不斷縮小,隨著行業和企業的重視,這個差距會越來越小。”
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