工程機械液壓閥的研制

工程機械液壓閥的研制

該工藝復雜，裝配加工精度要求高。這是一個使用壓力油控制液壓縮縮式壓力壓縮式壓力壓力的元件，可以分為壓力控制器、流量控制器和方向控制。工程機械液壓閥受配壓閥壓力油的控制,其作用是按操作者的指令將泵排出的壓力油提供給各執(zhí)行元件,使工程機械完成各種動作,常用于夾緊、控制、潤滑等油路。對其要求主要有以下幾方面:(1)動作靈活,工作可靠,沖擊和振動小。(2)油流過時壓力損失小。(3)密封性能好。(4)結(jié)構(gòu)緊湊,安裝、調(diào)試、使用、維護方便,通用性強。液壓閥性能要求高,是工程機械主機配套發(fā)展的關鍵。未來我國工程機械市場空間廣闊,對液壓閥需求量大,國家有必要對液壓閥進行高起點的投資,以實現(xiàn)國內(nèi)工程機械配套件的國產(chǎn)化,彌補國內(nèi)空缺,提高工程機械行業(yè)的國內(nèi)外市場競爭力。1中國工程機械行業(yè)的現(xiàn)狀1.1我國工程機械液壓閥的發(fā)展歷程目前我國工程機械液壓閥的發(fā)展現(xiàn)狀可歸結(jié)為:產(chǎn)品的功能與規(guī)格基本齊全,可滿足總體需求,但性能方面相對薄弱,與國外產(chǎn)品相比,優(yōu)勢在價格,差距在質(zhì)量。工程機械液壓閥的關鍵技術(shù)和生產(chǎn)工藝基本掌握在德國、日本、韓國等少數(shù)國家的廠商手中。由于現(xiàn)在國內(nèi)零部件生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品還暫時不能滿足主機企業(yè)的配套需要,這使得在高壓大流量液壓閥方面,依賴國外進口成為最主要的選擇。而進口液壓閥價格昂貴,吃掉了工程機械行業(yè)大部分的利潤,成為我國工程機械企業(yè)發(fā)展中的瓶頸。當前國內(nèi)高端液壓閥的發(fā)展?jié)M足不了主機的急切需要,國產(chǎn)高水平液壓閥還沒成熟到為主機批量配套,基本處于試驗、試用階段,規(guī)格少且可靠性在短期內(nèi)也無法得到充分驗證,依賴進口的局面并沒有得到根本改變。但在多方共同努力下,我國工程機械液壓閥在國產(chǎn)化的道路上已邁出堅實的一步,涌現(xiàn)出了一大批優(yōu)秀的企業(yè)。例如:安徽博一流體傳動股份有限公司,2008年開始從事液壓多路閥等產(chǎn)品的研發(fā),現(xiàn)已成功研發(fā)兩種通徑?22mm的8聯(lián)多路閥和一種通徑?19mm的8聯(lián)多路閥,攻克了復雜黃銅合金與球墨鑄鐵的熔鑄問題,解決了復雜黃銅合金與碳素鋼、合金鋼的雙金屬熔鑄工藝中存在的結(jié)合強度不高、合格率偏低、疏松及氣孔等技術(shù)難點;合肥長源液壓件有限責任公司,從2009年著手開始挖掘機液壓多路閥的研發(fā)和生產(chǎn),6t挖掘機多路閥已經(jīng)在主機上試用超過500h,8、23t挖掘機多路閥也進入樣件試制階段。為彌補國內(nèi)高壓液壓閥的空缺,廣州蘊泰精密機械有限公司從2009年開始了挖掘機高壓多路閥的國產(chǎn)化研究項目,擬建設一條高壓多路閥的生產(chǎn)線,形成年產(chǎn)1000臺的能力,目前項目基本完成。另外,三一重工、中聯(lián)重科等國內(nèi)工程機械領軍企業(yè)亦在不斷增加對液壓閥等核心零部件的研發(fā)投入。1.2主要缺陷及原因分析盡管我國工程機械液壓閥行業(yè)在近幾年得到了較大發(fā)展,但與主機發(fā)展需求和目前世界先進水平相比,還存在著不少差距。主要存在著以下問題:(1)生產(chǎn)技術(shù)相對落后液壓閥作為工程機械液壓系統(tǒng)的核心部件,有著較高的技術(shù)生產(chǎn)要求。在歐、美、日、韓等國液壓閥生產(chǎn)先進企業(yè)中,生產(chǎn)設備、自動化程度、質(zhì)量保證手段、工藝水平等方面比較先進;而我國工程機械液壓閥由于起點低,生產(chǎn)技術(shù)相對落后。國內(nèi)企業(yè)與國外先進企業(yè)的液壓閥鑄件的生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀對比如表1?？梢?國內(nèi)工程機械液壓閥鑄件的生產(chǎn)設備陳舊、自動化程度低、質(zhì)量保證手段差、工藝水平落后,致使生產(chǎn)出的閥件出現(xiàn)諸多質(zhì)量問題,如氣孔、砂眼、外觀差、精度低等,導致國產(chǎn)液壓閥在工作中出現(xiàn)故障率高、壽命短、不可靠等缺陷,影響著工程機械的整機性能。(2)生產(chǎn)集中程度低工程機械液壓閥行業(yè)作為重要的基礎零部件產(chǎn)業(yè),既是技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)亦是資金密集型產(chǎn)業(yè),生產(chǎn)集中程度高是液壓閥行業(yè)的一大特征。國外幾大液壓閥主要制造企業(yè)生產(chǎn)集中程度高,占據(jù)了世界液壓閥市場份額的大部分,如伊頓威格士(Eaton-Vickers)公司、博世力士樂(Bosch-Rexroth)公司等。我國液壓閥行業(yè)由于發(fā)展時間短,企業(yè)相對分散,生產(chǎn)集中程度低,無法利用行業(yè)最大的技術(shù)和資金進行集中投入,企業(yè)競爭力較弱,市場風險抵御能力較弱。(3)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理我國工程機械液壓閥產(chǎn)品總體能滿足市場需求,但產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和利潤分配不夠合理,出現(xiàn)了低價普通閥市場過剩而高價高水平閥嚴重短缺的不利局面。高價的進口高水平閥吃掉了行業(yè)大部分利潤。例如:我國裝載機液壓閥大部分由國內(nèi)主機企業(yè)自己生產(chǎn)或配套件企業(yè)配套,由于其壓力要求低,結(jié)構(gòu)相對簡單,易于制造,產(chǎn)量已大量過剩,企業(yè)間形成了激烈的低價競爭,大大阻礙了行業(yè)技術(shù)水平的提高和整個行業(yè)的發(fā)展。而對于挖掘機核心部件的高壓主多路閥,由于設計復雜、加工困難、國內(nèi)暫時的技術(shù)落后和企業(yè)規(guī)模小等問題,很少有零部件企業(yè)投入大量資金進行研制,幾乎全部依賴進口,致使一臺挖掘機的利潤大部分被進口零部件占據(jù)。工程機械高水平液壓閥前期投入大,收益不明顯,但就我國整個工程機械行業(yè)發(fā)展看,國家和企業(yè)均有責任大力投入到高水平液壓閥的研制中,實現(xiàn)高水平液壓閥的國產(chǎn)化,進而從長遠發(fā)展的角度擺脫依賴進口的局面是我國工程機械行業(yè)十分緊迫的任務。2種代表機械對液壓閥的需求我國已成為工程機械最大的生產(chǎn)和銷售市場,工程機械需求量大,而作為主機配套的液壓閥亦有著巨大的市場需求。表2為近五年來我國主要工程機械產(chǎn)品銷售總量表(以推土機、挖掘機、裝載機為統(tǒng)計)。從表2可以看出:我國工程機械市場需求大,且呈現(xiàn)不斷增長趨勢。推土機、挖掘機、裝載機這3種代表機械在2010年和2011年,均達43萬多臺。而據(jù)中國工程機械商貿(mào)網(wǎng)統(tǒng)計:僅2012年1月我國共銷售裝載機7092臺,挖掘機5221臺,推土機460臺,可見工程機械市場需求依然很大。作為液壓機械,每一臺主機需要一個主液壓控制閥,工程機械的需求直接影響著液壓閥的需求,我國工程機械液壓閥需求量亦很大。圖1為近五年來我國主要工程機械產(chǎn)品對液壓閥的需求量估算圖(以推土機、挖掘機、裝載機進行估算)。從圖1可看出:我國工程機械液壓閥的市場需求量逐年增長,尤其2010年后有較大的突變增長,較2009年增長約66.2%;2011年,推土機、挖掘機、裝載機3種機械對液壓閥的需求便達到了約44萬臺。而對于我國巨大的工程機械液壓閥需求,以歐、美、日、韓等為代表的外資企業(yè)品牌,占據(jù)了約3/4的市場份額。這是由我國液壓閥產(chǎn)業(yè)相對落后所導致的,國內(nèi)企業(yè)不得不選擇高價進口高水平液壓閥來滿足主機的配套需求。3中國工程機械液壓閥的前景與展望3.1“十五”規(guī)劃:四一五五工程機械液壓閥的發(fā)展與工程機械的市場前景密不可分。而工程機械未來市場潛力巨大。國家“十二五”規(guī)劃指出:預計2015年我國裝載機銷量將達到30萬臺,挖掘機將達到25萬臺,叉車將達到29萬臺等,我國工程機械行業(yè)銷售規(guī)模將達到9000億元水平,年平均增長率大約為17%。就國內(nèi)市場看,國內(nèi)基礎設施建設項目如保障性安居工程、鐵路建設及水利建設等的進一步深入,投資的不斷加大,將致使我國工程機械市場迅速擴張。2011年我國保障性安居工程建設1000萬套,新增投資超過6000億元,“十二五”規(guī)劃時期我國將建成4萬公里快速鐵路網(wǎng),預計鐵路投資將達3.5萬億元左右;除此之外,中國工程機械行業(yè)出口前景空間廣闊,印度、巴西、俄羅斯等新興經(jīng)濟體及中東等地區(qū)的基礎設施投資規(guī)模巨大,海灣國家目前就有2100個在建及計劃建設項目,總值達1.2兆億美元,與歐美產(chǎn)品相比,國內(nèi)工程機械在性價比與出口地理位置上有一定的優(yōu)勢。我國工程機械未來巨大的國內(nèi)外市場,必然會帶來液壓閥行業(yè)的廣闊發(fā)展空間。而且我國工程機械液壓閥行業(yè)正置身一個健康的政策環(huán)境中。2010年底,為落實《裝備制造業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》,提升裝備制造業(yè)整體水平,推動機械基礎零部件產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級,工業(yè)和信息化部印發(fā)了《機械基礎零部件產(chǎn)業(yè)振興實施方案》。該方案主要針對目前我國機械基礎零部件滯后于主機發(fā)展的現(xiàn)狀制定,明確提出要加快突破關鍵零部件發(fā)展瓶頸步伐,不斷滿足各領域裝備及戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要;“十二五”規(guī)劃亦明確提出把關鍵零部件作為發(fā)展重點,全力抓好工程機械液壓元件的開發(fā)和高精化、規(guī)?；圃?在“十二五”期間,進一步清除重主機輕配套的發(fā)展思路,通過市場導向,支持、培育、發(fā)展中高壓系統(tǒng)的多路閥、比例閥等關鍵液壓件研發(fā)和生產(chǎn)制造基地。中國工程機械工業(yè)協(xié)會工程機械配套件分會秘書長賈曉雯表示:“十二五”期間是中國工程機械關鍵零部件行業(yè)發(fā)展的黃金時期”。未來5~10年,是我國工程機械企業(yè)全面融入世界的重要時期。通過發(fā)展高端液壓閥等關鍵配套件體系,來推動工程機械行業(yè)快速發(fā)展十分必要。3.2高可靠性閥技術(shù)發(fā)展趨勢工程機械液壓閥的生產(chǎn)直接影響到國內(nèi)外工程機械行業(yè)的發(fā)展,國內(nèi)外工程機械行業(yè)必定會不斷加強對液壓閥的設計研究。從國內(nèi)外工程機械產(chǎn)品的需求和發(fā)展看,未來工程機械設計的突出特點是:要求其具有好的操作性、可靠性、安全性和環(huán)保性。以國內(nèi)的高速鐵路、高速公路以及大型港口建設為例,這些領域都對工程機械提出了高可靠性、高精度的要求,工程機械高端化的過程不可避免。而要實現(xiàn)這些要求,未來工程機械液壓閥設計將積極采用新材料、新工藝和電子、傳感等高新技術(shù)。其主要的發(fā)展趨勢將體現(xiàn)在以下3個方面:(1)節(jié)能高效。液壓閥在工作過程中總存在著能量損耗,通過改進閥體結(jié)構(gòu)、采用集成化的液壓回路和流道、應用新型密封材料等來減少壓力損失,發(fā)展低能耗閥,提高工作效率。(2)數(shù)字化。隨著液壓傳動技術(shù)和電子、傳感等高新技術(shù)的進一步結(jié)合,未來工程機械液壓閥將不斷實現(xiàn)數(shù)字化和智能化。例如通過對液壓閥的流量、壓力、溫度等數(shù)值進行自動測量和診斷,達到故障的預測和排除,提高其工作的可靠性。(3)環(huán)保。環(huán)保性是對工程機械液壓閥的一大要求。為達到環(huán)保要求,未來液壓閥將向著低噪聲、無泄漏以及應用無污染的水基介質(zhì)等方向發(fā)展。4高水