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是什么卡住中國裝備制造業(yè)的咽喉？

小知識科普液壓液壓工業(yè)鑄件高壓柱塞泵


是什么卡住中國裝備制造業(yè)的咽喉？



是什么卡了我們的脖子——
“我國液壓工業(yè)的規(guī)模在2017年已經(jīng)成為世界第二 ， 但產(chǎn)業(yè)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(yè)咽喉要道的一根‘刺’ 。 ”近日 ， 在太重集團榆次液壓工業(yè)有限公司 ， 該公司副總、高級工程師陳群立對科技日報采訪人員說 ， “高性能的柱塞泵 ， 美德日等國外4家龍頭企業(yè)占據(jù)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(tǒng)的“心臟” 。 液壓系統(tǒng)是裝備制造業(yè)的關鍵部件之一 ， 被廣泛應用于農(nóng)林機械、化工、輕紡機械、能源工業(yè)機械、冶金工業(yè)機械、建材工業(yè)機械、機床行業(yè) ， 以及軍工、航空航天、船舶等等 。 據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計 ， 發(fā)達國家生產(chǎn)的95%的工程機械、90%的數(shù)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(tǒng) 。
一個完整的液壓系統(tǒng)由5個部分組成 ， 即動力元件、執(zhí)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(zhuǎn)換成液體的壓力能 ， 它向整個液壓系統(tǒng)提供動力 。 液壓泵的結(jié)構(gòu)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(chǎn)大飛機C919試飛成功的重要功臣之一 ， 中國二重生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生8萬噸的鍛打壓力 。 再比如坦克的履帶行走 ， 就是依靠內(nèi)燃機帶動液壓泵 ， 讓油液經(jīng)由閥門控制通過油管輸出去 ， 驅(qū)動馬達變成旋轉(zhuǎn)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(shù)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(xiàn)高壓柱塞泵產(chǎn)品的技術突破 ， 首先就要實現(xiàn)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(nèi)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(xiàn)‘冒汗’現(xiàn)象 ， 重則泄漏 ， 甚至有的柱塞—滑靴還會出現(xiàn)脫開的現(xiàn)象 。 ”陳群立介紹 。 另外 ， 由于壁厚不均 ， 存在許多孤立的熱節(jié) ， 高壓柱塞泵鑄件內(nèi)部容易出現(xiàn)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(xù)處理等方面的要求很高 。
國內(nèi)生產(chǎn)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(gòu)控制功能和動靜態(tài)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(xiàn)在產(chǎn)品品種、性能和可靠性等方面 。 液壓產(chǎn)品品種只有國外的1/3 ， 壽命為國外的1/2 。 我國生產(chǎn)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(chǎn)品有的只用一兩個月就出現(xiàn)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(fā)生過度發(fā)熱、內(nèi)損 ， 從而功效急速下降 。

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