留德学者张海平博士: 中国液压元件现状及差距

内容

1．中国液压产业现状

2. 导致中国液压产业落后的原因

3. 现代设备对液压元件的要求

4. 市场对液压元件的要求

5. 笔者感想

——张海平

液压技术

是衡量机械制造业水平的

最重要的基础技术之一

工业强国，必定是液压强国

中国是需求大国，

对液压产品的需求占全世界近1/3

中国还不是液压制造强国 

现在市场出售的国产液压元件，基本上在国际市场上三十年前就能买到。

中国需要的液压元件目前还有约1/5要进口

2017年进口约22.57亿美元，同比增加35.9%

中国还不是液压制造强国 

高端液压市场，比如重型机械设备、冶金、石油、电力、海洋工程等领域，都是国外产品占主导地位。

尤其是工程机械领域，20吨以上挖掘机所用的液压件，截止2018年底，90%以上都来自国外，或外资在中国制造。

1）以前的发展，重主机，轻配件

2）起步晚

 两百年前，在蒸汽机能够实用后，在英国法国就开始建设为驱动液压机械提供能量的高压水网

➡️ 近代液压

    在1905年发现，矿物油更适宜作为压力介质

➡️ 现代液压

    在1940年，工作压力为35MPa的液压泵已系列生产

  国内液压产品最早是仿苏的，也曾搞过联合设计

  1965年，引进了日本油研公司的中压液压元件的制造技术和工艺设备，提升了一个档次

➡️榆次液压=中国液压技术的摇篮

1981年，从德国力士乐公司购买了高压系列的泵、马达和阀的全套图纸和工艺，并有技术人员以劳务输出的形式去学习，在国内一些厂生产，以北京华德、贵州力源、上海立新等企业为代表。

之后，大量其它企业才从仿造开始，蹒跚起步。

3）体制原因

   直到上世纪90年代，液压元件制造厂的体制、管理都不适应液压元件的研发制造改进。

4）技术是技术的组合

液压产业的发展，还依赖其它产业的支持，如材料、铸造、热处理、精密加工、化工、电子元器件、测量仪器等等

这些方面，国内也都不强

5）配套产业链不完备

   国际上任何一个液压元件生产企业，都需要有完整的供应链；

   高端的液压元件离不开关键的零部件：密封件、电磁铁、传感器甚至弹簧、阀芯材料等等都是制约液压泵、阀品质的关键要素。

   只有优秀材料供应商和零件供应商才能成就一流的液压泵、阀制造企业。

6）知识结构的组合

目前，液压密封件、液压油、电比例阀等，相比较更弱，因为这些建立在化工、电磁专业与液压结合基础上。

而国内搞液压元器件制造的几乎都是学机械制造出身，大多不熟悉化工、电磁等专业

7）理念

   产品性能的差别，本质上是人的差别，理念的差别：

 测绘仿造，可以是起点，但绝不应是终点！

 产品需要改进，创新不能停止！

 产品试验与测试应当受到足够重视；

   测试是液压技术的灵魂！

8）教育体制

在上世纪九十年代，有高人说，液压技术会被电取代，在1998年教育部颁发的大学专业设置目录中“流体动力（液压）”被删去

在许多大学，液压专业被撤销了，从那时至今，中国液压产业产值翻了20倍以上

企业痛感专业人才奇缺，尽管一些尚存的液压专业成倍扩大招生，毕业生仍是供不应求

9）一些大学的液压教育脱离实际

重论文，不重视研究实际状况，很多教材仍止步于一些十分古老的内容

如果教师编书只会抄，就难怪学生只会仿造了

重公式推导计算，轻实际测量分析

液压教学实验台还没有使用记录性测试仪

学生不会分析预估测试曲线

毕业生的专业能力远远满足不了企业的需求

1）控制调节特性优良

特别是对阀，精细调节：

较高的稳定性

较小的滞回——摩擦力小

较好的重复性

较好的动态特性

2）耐压

现代液压系统的工作压力大多较高，常有瞬间特别高的压力尖峰，要求液压元件能抗得住。

特别是泵，因为泵一般是整个系统中承受压力最高，工作时间最长的元件。

3）在高压、压力剧变下能持久工作

影响工作持久性的因素：

*润滑状况

*原材料的材质

*不均匀度、杂质、气体含量➡️应力集中

*表面粗糙度

尺寸相同，粗糙度高，尖峰容易被磨掉➡️间隙变大

影响工作持久性的因素：

*润滑状况

*原材料的材质

*不均匀度、杂质、气体含量

*表面粗糙度

*热处理状况 

  硬度-抗污染能力

（4）制造质量稳定

   机械制造总有偏差，但希望批量制造的产品,所有都能接近目标。这对大批量生产的主机厂，如汽车、挖掘机、装载机等，特别重要。

国际知名企业在ISO 9000的基础上增加了汽配行业的特殊要求（IATA（ISO/TS） 16949），这要求企业执行五大核心工具：

a）质量先期策划和控制计划 APQP；

b）生产件批准程序 PPAP； 

c）失效模式及后果分析 FMEA ； 

d）测量系统分析 MSA；

e）统计制程管理 SPC；

（5）可靠

可靠 = 设计性能满足要求 + 制造质量稳定

1）单个产品的性能能满足要求，

  不仅在刚开始用时，而且在长期工作后；

2）性能不满足要求的产品极少极少。

如果液压元件不可靠：

   有些，有时，会泄漏、磨损、破裂、折断，智能化帮不了多少忙。

因为,

*系统故障率大体是所有元件故障率之叠加

*而一个元件失效，常可能影响 整台设备

*更换失效的元件 = 购买替换件 + 修理费

+ 整台设备暂停工作 

因此，在很多场合，用户宁可支付较高的费用，购买较可靠的元件

可靠性指标

ISO13849：“平均无危险失效前时间MTTFd”

 对出厂产品抽样，模仿实际工况，持久试验

 一年后, 如果

 危险失效概率<3.3%  MTTFd>30年 (60%）<0.6%  MTTFd>150年

世界先进水平

GB/T 35023-2018《液压元件可靠性评估方法》在置信度C下，最小寿命至少可达到t小时

小结

控制调节特性优良

耐压

工作持久

制造质量稳定

可靠

这些要求是

衡量液压元件的标准水平

划分液压元件的档次

任何产品离开了市场，也就失去了存在的意义

1）前市场（或称为配套市场）

为主机生产厂提供元件，常称“做OEM”。一般

  – 每批的订货量较大

  – 要求制造质量稳定

  – 要求工作持久（保质期至少一年）

  – 付款条件的要求也比较强势

2）后市场

   为设备提供替备件

  – 对性能一致性要求可能低些

  – 使用寿命（保质期三个月以上）要求可能低些

  – 但往往批量小，零散销售

  – 价廉的要求较强烈，容易产生“劣币驱逐良币”

因此，一个液压企业产品销往何处，也基本反映了他的产品的档次和水平。

感想1：没有不可改进的！

齿轮泵，过滤器，柱塞泵（摆角大小），油箱，排风扇，SUN二通阀，…

助动车电机：铜铝

“十年不改进，落后二十年！”

感想二：关于创新

在我们学科大量是集成化的创新应用，

根据应用的需要和需求，

把已有的技术，最适合的技术集成起来，

组成一个新的技术，这也是创新，

而且是非常有作为的创新。

-路甬祥

感想三：创新是手段

是很重要的手段，有时甚至是唯一的手段

企业活动的目的：

为社会提供需要的产品

为员工提供工作收入

为投资方提供回报

感想四：用测试来证明！

感想五：不要迷信标准！

因为

1）标准是人制定的，完全可能有错

例如，“液压图形符号”国际标准ISO1219，其1991版和2006版都有错。

德国：

 一成不变地转为德国工业标准DIN，然后加脚注指正。

中国：

把错误改掉作为国家标准（GB-T786.1），然后在前言中加以说明，做了哪些改动。

2）固守标准很可能会阻碍技术的发展。

3）德国“标准不等于法令，可以不执行。”中国“区别强制标准与推荐标准。”

4）可以参考已有的，拟定自己的测试方法。因为测试的终极目的不是为了执行某个标准，而是为了研发出更好的产品。

5）进行比较性试验。

感想六：如何逼近、赶上、超过世界先进水平？

1）听雅各布教授谈柱塞泵

泵工作时，摩擦副上所受的力与相对速度，远大于液压阀阀体与阀芯。

如何保持摩擦副间的润滑膜，是决定泵寿命的关键因素。

影响润滑膜的因素：

  – 摩擦副上所受的力；

  – 摩擦副的相对速度；

  – 液压介质的粘度；

  – 液压介质的污染状况；

  – 间隙形状，而这又和材料的表面硬度、基体刚度、热处理、受压后的变形等等有关。

对现代一流的泵来说，要达到高压、高速、耐冲击、长寿命，依赖于

特制的材料、

精细的加工、

精细的热处理、

最后“临门一脚”的精细处理。

很多这些真正的know-how，仅在一些操作者的脑子里，没有，或不可能在图纸和工艺卡中表达出来。

某些中国工厂花巨资买了力士乐的全套图纸和工艺，做出的泵寿命仅是力士乐的1/3。

2）我们可以怎么去做？

1）仿造？

2）挖人？

3）买图纸工艺？

4）聘请顾问团队？

5）合资建厂？

6）在技术先进国家建厂？

7）买技术先进厂？

8）请IFAS(亚琛工大流体技术研究所)帮助改进?

9）自己试验改进！

企业应该根据自身特点找出合适的发展路径！