國(guó)內(nèi)外超高壓液壓技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

王建國(guó)

(中國(guó)第二重型機(jī)械集團(tuán)公司設(shè)計(jì)研究院，四川 618000)

工程應(yīng)用中的液壓系統(tǒng)通常采用的壓力在35 MPa 以內(nèi)。大多數(shù)工程機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)工作壓力在20 MPa 左右，在此壓力范圍內(nèi)工作的系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外液壓元件都有很成熟的產(chǎn)品及相關(guān)附件，使用、維護(hù)方便。但在某些工程領(lǐng)域，如液壓工具、壓力容器、粉末冶金、超高壓切割、壓力試驗(yàn)裝置等設(shè)備采用的壓力通常在100 MPa 左右，甚至更高。當(dāng)液壓系統(tǒng)的工作壓力超過(guò)32 MPa 時(shí)，通常稱為超高壓液壓壓力。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域和工業(yè)生產(chǎn)中，超高壓液壓技術(shù)的應(yīng)用已越來(lái)越廣泛。

1 超高壓液壓技術(shù)的特點(diǎn)

(1)壓力高流量大

以前，由于工作壓力高，超高壓液壓泵、閥的規(guī)格都較小，流量較小，泵的流量一般僅為十幾升每分鐘，閥的通徑一般不超過(guò)DN6 mm。但近年來(lái)隨著超高壓技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)需求，國(guó)外已成功研制出了各種規(guī)格的超高壓液壓元件了，規(guī)格通徑大，流量可達(dá)幾千升每分鐘。超高壓已向高壓、大流量方向發(fā)展了。

(2)元件主要采用柱塞泵和插裝閥

超高壓壓力是對(duì)液體介質(zhì)實(shí)施強(qiáng)大的作用力產(chǎn)生的，超高壓泵是關(guān)鍵的動(dòng)力元件，一般采用柱塞泵，柱塞副對(duì)超高壓力下的密封也具備良好的適應(yīng)性，容積效率高。液壓閥一般采用插裝式錐閥。這樣，插裝主閥為超高壓，而先導(dǎo)級(jí)閥還是常規(guī)壓力。

(3)工作介質(zhì)與系統(tǒng)的適應(yīng)性要求高

液壓油液的粘度隨壓力和溫度而變，壓力增大，粘度增大，流動(dòng)性銳減;溫度越高，粘度下降，容易引起系統(tǒng)油液泄漏。在一般液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，油液的壓縮量不考慮，但在超高壓系統(tǒng)中，油液的體積壓縮量不可忽視，影響著系統(tǒng)的容積效率，系統(tǒng)剛度減小，這些因素，都直接影響系統(tǒng)的工作性能。目前，超高壓液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)選用還沒(méi)有制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，必須綜合考慮工作介質(zhì)的性能變化對(duì)設(shè)備性能的影響。

(4)密封材料的性能參數(shù)指標(biāo)要求高

在超高壓力下要求所有的密封環(huán)節(jié)和元件具有高強(qiáng)度，否則極易擊穿。由于液壓介質(zhì)在升壓過(guò)程中會(huì)釋放能量，致使密封環(huán)節(jié)和密封部位瞬時(shí)升溫，所以超高壓力下的密封必須具有良好的耐熱性。密封件的彈性喪失也將使密封性能急劇下降，所以，一般的密封材料是難以承受超高壓壓力的。此外，超高壓液壓機(jī)械和系統(tǒng)的加工要求和精度均較高。

2 國(guó)內(nèi)超高壓液壓技術(shù)現(xiàn)狀

我國(guó)很多工業(yè)生產(chǎn)部門(mén)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域采用了超高壓液壓技術(shù)。超高壓液壓技術(shù)的不斷發(fā)展也為科研和生產(chǎn)提供了新的技術(shù)、工藝和試驗(yàn)手段。目前國(guó)內(nèi)超高壓液壓系統(tǒng)在工程設(shè)備上應(yīng)用很少。主要用于一些液壓工具，壓力可高達(dá)200 MPa，流量很小，僅每分鐘幾升，可以輸出大力、大扭矩，自身體積小、重量輕、攜帶輕便。這類(lèi)工具銷(xiāo)量大，研制投入的費(fèi)用不高，國(guó)內(nèi)制造廠家愿意研制生產(chǎn)。因此，應(yīng)用在此領(lǐng)域的超高壓技術(shù)得以發(fā)展，而且技術(shù)成熟。

近年來(lái)，隨著我國(guó)鍛壓行業(yè)的快速發(fā)展，液壓機(jī)得到空前發(fā)展。多臺(tái)大型液壓機(jī)相繼建立，壓制噸位越來(lái)越大，液壓系統(tǒng)壓力越來(lái)越高，超高壓大流量的液壓系統(tǒng)逐漸被推廣應(yīng)用。由于我國(guó)各行各業(yè)設(shè)備使用的液壓系統(tǒng)壓力大都在32 MPa以下，特別是冶金設(shè)備和工程機(jī)械設(shè)備，對(duì)32 MPa 以下的液壓元件需求量大，經(jīng)濟(jì)效益可觀，促使液壓元件制造企業(yè)加大了技術(shù)引進(jìn)、技術(shù)改造等投入力度，也積累了大量液壓元件的制造經(jīng)驗(yàn)。

但是，由于我國(guó)的液壓元件研發(fā)技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，缺乏較強(qiáng)的技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，再加上機(jī)械制造加工工藝技術(shù)有待提高，導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)液壓元件故障多、使用壽命較短。一般的液壓閥在可靠性方面還沒(méi)有得到根本解決，更無(wú)法滿足超高壓液壓系統(tǒng)的技術(shù)要求了。

目前，我國(guó)超高壓液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)已接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但超高壓液壓元件的制造技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，跟不上主機(jī)設(shè)備的發(fā)展步伐，不能滿足大型主機(jī)設(shè)備發(fā)展的需求。為了不影響主機(jī)設(shè)備的整體技術(shù)性能指標(biāo)，我國(guó)超高壓系統(tǒng)的大流量液壓元件需要依靠進(jìn)口來(lái)解決。

3 國(guó)外超高壓液壓技術(shù)現(xiàn)狀

國(guó)外液壓工業(yè)發(fā)展較早，特別是歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，液壓技術(shù)一直處于領(lǐng)先地位。由于歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)械設(shè)備技術(shù)暢銷(xiāo)全球，由此帶動(dòng)了與機(jī)械設(shè)備配套的液壓技術(shù)的快速發(fā)展。由于有廣闊的使用市場(chǎng)，制造工廠紛紛投入大量的資金，研制出了各種規(guī)格的液壓元件，滿足了機(jī)械設(shè)備的技術(shù)性能需要。機(jī)械設(shè)備大量采用液壓傳動(dòng)控制后，簡(jiǎn)化了機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，減輕了機(jī)械設(shè)備的重量，提高了設(shè)備控制精度，提高了設(shè)備的整體裝機(jī)水平。歐洲的液壓系統(tǒng)壓力也是由低到高發(fā)展而來(lái)，32 MPa 以下的元件在冶金、工程機(jī)械等設(shè)備上普遍應(yīng)用，技術(shù)成熟，局部采用超高壓技術(shù)，為超高壓技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

隨著鍛壓行業(yè)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)迫切需求大噸位的液壓機(jī)，這種大型壓機(jī)需要超高的液壓壓力來(lái)提供壓制力。由于有市場(chǎng)需求，一些液壓制造單位開(kāi)始研制超高壓液壓元件，并運(yùn)用到機(jī)械設(shè)備上。經(jīng)過(guò)多年的經(jīng)驗(yàn)積累，超高壓、大流量的元件也相繼問(wèn)世，且具備開(kāi)發(fā)更高級(jí)別的技術(shù)實(shí)力，能快速研制出并投入設(shè)備應(yīng)用中。至今，國(guó)外的超高壓液壓技術(shù)已日趨成熟。

4 國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)

國(guó)外液壓技術(shù)的發(fā)展是緊跟市場(chǎng)需求，積極滿足市場(chǎng)需要。一些液壓元件制造小廠完全可以根據(jù)機(jī)械設(shè)備的需要，開(kāi)發(fā)新型的液壓控制閥來(lái)滿足機(jī)械設(shè)備的性能需求。國(guó)外的液壓技術(shù)開(kāi)發(fā)、研制實(shí)力強(qiáng)，開(kāi)發(fā)出了各類(lèi)液壓專(zhuān)用仿真計(jì)算軟件，為超高壓元件的研發(fā)提供有力的保障。還有一些液壓制造工廠，專(zhuān)門(mén)為鍛壓機(jī)械提供液壓技術(shù)配套，緊跟鍛造壓機(jī)的發(fā)展，壓力由小到大，元件規(guī)格也由小到大。經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)積累，超高壓液壓技術(shù)逐漸發(fā)展起來(lái)，隨著各類(lèi)大型壓機(jī)或其他機(jī)械設(shè)備的需要，超高壓液壓技術(shù)將逐漸被推廣應(yīng)用。未來(lái)，隨著各國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的需要，超高壓技術(shù)將被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)大型機(jī)械設(shè)備中。

我國(guó)液壓技術(shù)發(fā)展緩慢，超高壓液壓技術(shù)沒(méi)有明顯進(jìn)步，超高壓液壓元件僅局限于小流量，沒(méi)有形成一定技術(shù)規(guī)范，還不能應(yīng)用于在線的生產(chǎn)設(shè)備。超高壓的產(chǎn)生主要靠增壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有成熟的大流量液壓泵、閥產(chǎn)品，超高壓的檢測(cè)元件也沒(méi)有成熟的產(chǎn)品。但是，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，超高壓技術(shù)在機(jī)械、石油化工等方面的應(yīng)用將日益廣泛，作為一門(mén)新技術(shù)，它已經(jīng)顯示出了發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。特別是近年來(lái)，我國(guó)陸續(xù)建成投產(chǎn)的大型壓機(jī)，還有一些正在籌建的大型壓機(jī)，都已采用或?qū)⒁捎贸邏杭夹g(shù)。在今后的發(fā)展中，超高壓技術(shù)在我國(guó)必將得到推廣應(yīng)用。

5 結(jié)論

國(guó)外超高壓液壓技術(shù)成熟、可靠，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。而在我國(guó)，超高壓液壓技術(shù)也已不僅僅用于科研和試驗(yàn)設(shè)備中，正逐漸在大型生產(chǎn)設(shè)備中推廣應(yīng)用。但我國(guó)超高壓技術(shù)的發(fā)展滯后于主機(jī)的發(fā)展，因此，當(dāng)前大力發(fā)展超高壓技術(shù)，努力突破技術(shù)難點(diǎn)，對(duì)提高我國(guó)重型裝備制造技術(shù)水平具有重要的意義。

［1］雷天覺(jué).液壓工程手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1990.4.

［2］俞新陸.液壓機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.12.