是什么卡住中國(guó)裝備制造業(yè)的咽喉？

王海濱 王玉芳

我國(guó)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(qiáng)，尤其是額定壓力35MPa以上高壓柱塞泵，90%以上依賴進(jìn)口?？梢哉f(shuō)，高壓柱塞泵是鯁在我國(guó)裝備制造業(yè)咽喉要道的一根‘刺?！碧丶瘓F(tuán)榆次液壓工業(yè)有限公司副總、高級(jí)工程師陳群立對(duì)記者說(shuō)，“高性能的柱塞泵，美德日等國(guó)外4家龍頭企業(yè)占據(jù)中國(guó)市場(chǎng)70%以上份額，在技術(shù)方面卻對(duì)中國(guó)嚴(yán)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(guān)鍵部件之一，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)林機(jī)械、化工、輕紡機(jī)械、能源工業(yè)機(jī)械、冶金工業(yè)機(jī)械、建材工業(yè)機(jī)械、機(jī)床行業(yè)，以及軍工、航空航天、船舶等。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的95%的工程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動(dòng)線都采用了液壓傳動(dòng)技術(shù)?？梢哉f(shuō)，一切工程領(lǐng)域，凡是有機(jī)械設(shè)備的場(chǎng)合，都離不開液壓系統(tǒng)。

一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由5個(gè)部分組成，即動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。動(dòng)力元件的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，它向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)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(dòng)力元件。我國(guó)國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919試飛成功的重要功臣之一，中國(guó)二重生產(chǎn)的國(guó)際最大的8萬(wàn)噸級(jí)模鍛液壓機(jī)，其高壓柱塞泵就是進(jìn)口美國(guó)的產(chǎn)品，幾十臺(tái)柱塞泵靠電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)把液壓油加壓后推動(dòng)油缸產(chǎn)生8萬(wàn)噸的鍛打壓力。再比如，坦克的履帶行走就是依靠?jī)?nèi)燃機(jī)帶動(dòng)液壓泵，讓油液經(jīng)由閥門控制通過(guò)油管輸出去，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，然后帶動(dòng)履帶行走。我國(guó)的坦克、裝甲車等軍工機(jī)械，絕大多數(shù)使用的是進(jìn)口高壓柱塞泵。這些進(jìn)口的液壓泵，每臺(tái)價(jià)格都在20萬(wàn)元以上。而這些液壓泵的更換和維修，都會(huì)受到外國(guó)公司供貨周期和提供服務(wù)的牽制。

“形似”易，“神似”難

陳群立說(shuō)：“要實(shí)現(xiàn)高壓柱塞泵產(chǎn)品的技術(shù)突破，首先就要實(shí)現(xiàn)高端鑄件的突破?！?/p>

他介紹，高壓柱塞泵的各個(gè)零件都被整體“包裹”在鑄造殼體里面，如果說(shuō)高壓柱塞泵是液壓設(shè)備的心臟，那么，柱塞滑靴副可視作這個(gè)心房?jī)?nèi)的心瓣膜。與柱塞、滑靴配對(duì)運(yùn)動(dòng)的缸孔及止推板都相當(dāng)于“心房”“心室”的動(dòng)力部件，它們都在輸出動(dòng)力的時(shí)候各司其職，受沖擊和交變應(yīng)力最為頻繁，受壓最大，運(yùn)動(dòng)速度和加速度最高，這些部件除了本身應(yīng)該具有高硬度和耐磨的特性外，它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(guò)程中，會(huì)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(jī)械力和液壓力，不合格的鑄件外殼在受力（熱）后會(huì)變形變大，殼體輕則會(huì)出現(xiàn)‘冒汗現(xiàn)象，重則泄漏，甚至有的柱塞—滑靴還會(huì)出現(xiàn)脫開的現(xiàn)象?！标惾毫⒔榻B。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(duì)技術(shù)、工藝和后續(xù)處理等方面的要求很高。

國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的液壓柱塞泵與外國(guó)品牌相比，在技術(shù)先進(jìn)性、工作可靠性、使用壽命、變量機(jī)構(gòu)控制功能和動(dòng)靜態(tài)性能指標(biāo)上都有較大差距，基本相當(dāng)于國(guó)外上世紀(jì)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(guó)外的1/3，壽命為國(guó)外的1/2。我國(guó)生產(chǎn)的高壓柱塞泵與國(guó)外先進(jìn)水平的差距在于：故障率高，我們的產(chǎn)品有的只用一兩個(gè)月就出現(xiàn)故障，國(guó)外的可以用一兩年；平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間，我國(guó)的在2000小時(shí)以下，國(guó)外的可以達(dá)到8000小時(shí)以上；泵的容積效率低下，我國(guó)的柱塞泵在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行狀況下極易過(guò)度發(fā)熱、內(nèi)損，從而功效急速下降。

目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)液壓柱塞泵規(guī)模較大的有太重榆液、中航力源、北京華德等企業(yè)。

由于鑄件工藝的薄弱，國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)只能做到“形似”，還沒能做到“神似”。

國(guó)產(chǎn)化提速，推廣應(yīng)用還需假以時(shí)日

山西是我國(guó)重要的液壓基礎(chǔ)件生產(chǎn)制造基地，也是重型裝備的制造和使用大省。太重集團(tuán)榆次液壓工業(yè)有限公司是國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的高端液壓產(chǎn)品制造企業(yè)之一，其產(chǎn)品用戶遍布全國(guó)，產(chǎn)品出口東南亞、中東、歐美等國(guó)家和地區(qū)。近年來(lái)，太重榆液引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)工藝技術(shù)，引進(jìn)世界頂級(jí)的液壓鑄造專家、質(zhì)量控制專家和軟件設(shè)施等，初步實(shí)現(xiàn)了引進(jìn)吸收再創(chuàng)新。目前，材料研究、柱塞泵、高壓閥、多路閥等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)取得突破，產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了裝機(jī)。

陳群立說(shuō)：“我們的自主產(chǎn)品還需要市場(chǎng)檢驗(yàn)，需要更多的用戶檢驗(yàn)。在初始階段，推廣應(yīng)用是一道艱難的門檻。呼吁有關(guān)部門給予政策支持，幫助我們的自主產(chǎn)品走向市場(chǎng)，替代進(jìn)口，反過(guò)來(lái)再促進(jìn)我們的產(chǎn)品不斷提高質(zhì)量?！?/p>

發(fā)達(dá)國(guó)家的高壓柱塞泵研究和應(yīng)用，比我國(guó)早100多年，在二戰(zhàn)期間，他們的產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍艦、坦克等大量軍工裝備，從基礎(chǔ)理論研究到產(chǎn)品推廣應(yīng)用，都經(jīng)歷了長(zhǎng)期的積累。而我國(guó)則從20世紀(jì)80年代末90年代初才有科研機(jī)構(gòu)與生產(chǎn)廠家開始研究開發(fā)這種產(chǎn)品，有關(guān)高壓柱塞泵的基礎(chǔ)理論研究薄弱，設(shè)計(jì)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(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

太原理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院院長(zhǎng)權(quán)龍教授說(shuō)：“并不是我國(guó)制造不了高壓柱塞泵，只不過(guò)我國(guó)液壓工業(yè)較發(fā)達(dá)國(guó)家起步晚，制造的柱塞泵在性能、使用壽命和可靠性方面較國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品尚有一定差距。近年來(lái)我們與國(guó)外的差距正在不斷縮小，隨著行業(yè)和企業(yè)的重視，這個(gè)差距會(huì)越來(lái)越小。”

（本文轉(zhuǎn)自《科技日?qǐng)?bào)》）