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高压柱塞泵,鲠在中国装备制造业咽喉的一根刺
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来源: 科技日报 作者: 王海滨 王玉芳发布时间:2018/5/29评论:0+收藏文章
“我国液压工业的规模在2017年已经成为世界第二,但产业大而不强,尤其是
 
 
额定压力35MPa以上高压柱塞泵,90%以上依赖进口。可以说,高压柱塞泵
 
 
 
是鲠在我国装备制造业咽喉要道的一根‘刺’。”
 
 
 
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太重集团榆次液压工业有限公司
 
 
 
 
近日,在太重集团榆次液压工业有限公司,该公司副总、高级工程师陈群立
 
 
对科技日报记者说,“高性能的柱塞泵,美德日等国外4家龙头企业占据中国
 
 
市场70%以上份额,在技术方面却对中国严密封锁。”
 
 
 
小部件,大威力
 
 
 
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高压柱塞泵是高端液压装备的核心元件,被称作液压系统的“心脏”。液压系
 
 
 
统是装备制造业的关键部件之一,被广泛应用于农林机械、化工、轻纺机械、能
 
 
工业机械、冶金工业机械、建材工业机械、机床行业,以及军工、航空航天、
 
 
 
船舶等等。
 
 
 
据相关数据统计,发达国家生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、
 
 
95%以上的自动线都采用了液压传动技术。可以说,一切工程领域,凡是有
 
 
机械设备的场合,都离不开液压系统。
 
 
 
 
 
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一个完整的液压系统由5个部分组成,即动力元件、执行元件、控制元件、辅
 
 
助元件和液压油。动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能,
 
 
它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵、柱
 
 
塞泵和螺杆泵。
 
 
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高压柱塞泵属于动力元件。我国国产大飞机C919试飞成功的重要功臣之
 
 
一,中国二重生产的国际最大的8万吨级模锻液压机,其高压柱塞泵就是
 
 
进口美国的产品,几十台柱塞泵靠电动机带动把液压油加压后推动油缸产
 
 
生8万吨的锻打压力。
 
 
再比如坦克的履带行走,就是依靠内燃机带动液压泵,让油液经由阀门控
 
 
制通过油管输出去,驱动马达变成旋转运动,然后带动履带行走。我国的
 
 
坦克、装甲车等军工机械,绝大多数使用的是进口高压柱塞泵。
 
 
这些进口的液压泵,每台价格都在20万元以上。而这些液压泵的更换和维
 
 
修,都会受到外国公司供货周期和提供服务的牵制。
 
 
 
“形似”易,“神似”难
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陈群立说:“要实现高压柱塞泵产品的技术突破,首先就要实现高端铸件的
 
 
突破。”
 
 
他介绍,高压柱塞泵的各个零件都被整体“包裹”在铸造壳体里面,如果说高压柱
 
 
塞泵是液压设备的心脏,那么,柱塞滑靴副可视作这个心房内的心瓣膜。
 
 
 
与柱塞、滑靴配对运动的缸孔及止推板都相当于“心房”“心室”的动力部件,他们都
 
 
在输出动力的时候各司其职,受冲击和交变应力最为频繁,受压最大,运动速度
 
 
和加速度最高,这些部件除了本身应该具有高硬度和耐磨的特性外,他们还共同依
 
 
靠铸件壳体的高精度支撑。
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“高压柱塞泵在工作过程中,会受到10—30兆帕的高频率冲击,高压柱塞泵在
 
 
高频率的冲击下,铸件外壳就要承受巨大的机械力和液压力,不合格的铸件外
 
 
壳在受力(热)后会变形变大,壳体轻则会出现‘冒汗’现象,重则泄漏,甚至有
 
 
的柱塞—滑靴还会出现脱开的现象。”
 
 
陈群立介绍。另外,由于壁厚不均,存在许多孤立的热节,高压柱塞泵铸件内
 
 
部容易出现缩松缩孔等缺陷,所以高压柱塞泵的铸件对技术、工艺和后续处理
 
 
等方面的要求很高。
 
 
国内生产的液压柱塞泵与外国品牌相比,在技术先进性、工作可靠性、使用寿
 
 
命、变量机构控制功能和动静态性能指标上都有较大差距,基本相当于国外上
 
 
世纪90年代初水平。差距主要表现在产品品种、性能和可靠性等方面。液
 
 
压产品品种只有国外的1/3,寿命为国外的1/2。
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我国生产的高压柱塞泵与国外先进水平的差距在于:故障率高,我们的产品
 
 
有的只用一两个月就出现故障,国外的可以用一两年;平均无故障运行时间,
 
 
我国的在2000小时以下,国外的可以达到8000小时以上;泵的容积效率低下,
 
 
我国的柱塞泵长时间运行状况下极易发生过度发热、内损,从而功效急速下降。
 
 
目前,国内生产液压柱塞泵规模较大的有太重榆液、中航力源、北京华德等企
 
 
业。
 
 
由于铸件工艺的薄弱,国内大多企业只能做到“形似”,还没能做到“神似”。
 
 
 
 
国产化提速,推广应用还需假以时日
 
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山西是我国重要的液压基础件生产制造基地,也是重型装备的制造和使用大
 
 
省。太重集团榆次液压工业有限公司,是国内规模最大的高端液压产品制造
 
 
企业之一。产品用户遍布全国,出口东南亚、中东、欧美等国家和地区。
 
 
近年来,太重榆液引进国际先进工艺技术,引进世界顶级的液压铸造专家、
 
 
质量控制专家和软件设施等,初步实现了引进吸收再创新。目前,材料研
 
 
究、柱塞泵、高压阀、多路阀等多项关键技术已经取得突破,产品已经实
 
 
现了装机。
 
 
陈群立说:“我们的自主产品还需要市场检验,需要更多的用户检验。在初始
 
 
阶段,推广应用是一道艰难的门槛。呼吁有关部门给予政策支持,帮助我们
 
 
的自主产品走向市场,替代应用,反过来再促进我们的产品不断提高质量。”
 
 
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发达国家的高压柱塞泵研究和应用,比我国早100多年,在二战期间,他们的产品
 
 
已经广泛应用于军舰、坦克等大量军工装备。从基础理论研究到产品推广应用,都
 
 
经历了长期的积累。
 
 
而我国则从上世纪80年代末90年代初才有科研机构与生产厂家开始研究开发这种产
 
 
品,有关高压柱塞泵的基础理论研究薄弱,设计理念和水平落后,特别是三大摩擦
 
 
副的材料和工艺,都没有取得实质性进展。
 
 
太原理工大学机械工程学院院长权龙教授说:“并不是我国制造不了高压柱塞泵,
 
 
只不过我国液压工业较发达国家起步晚,制造的柱塞泵在性能上、使用寿命和可靠
 
 
性方面较国外先进产品尚有一定差距。近年来我们与国外的差距正在不断缩小,随
 
 
着行业和企业的重视,这个差距会越来越小。”
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