国内外超高压液压技术现状及发展趋势

2013-01-26王建国

中国重型装备 2013年2期

王建国

(中国第二重型机械集团公司设计研究院，四川 618000)

工程应用中的液压系统通常采用的压力在35 MPa 以内。大多数工程机械设备的液压系统工作压力在20 MPa 左右，在此压力范围内工作的系统，国内外液压元件都有很成熟的产品及相关附件，使用、维护方便。但在某些工程领域，如液压工具、压力容器、粉末冶金、超高压切割、压力试验装置等设备采用的压力通常在100 MPa 左右，甚至更高。当液压系统的工作压力超过32 MPa 时，通常称为超高压液压压力。在现代科学技术领域和工业生产中，超高压液压技术的应用已越来越广泛。

1 超高压液压技术的特点

(1)压力高流量大

以前，由于工作压力高，超高压液压泵、阀的规格都较小，流量较小，泵的流量一般仅为十几升每分钟，阀的通径一般不超过DN6 mm。但近年来随着超高压技术的发展和市场需求，国外已成功研制出了各种规格的超高压液压元件了，规格通径大，流量可达几千升每分钟。超高压已向高压、大流量方向发展了。

(2)元件主要采用柱塞泵和插装阀

超高压压力是对液体介质实施强大的作用力产生的，超高压泵是关键的动力元件，一般采用柱塞泵，柱塞副对超高压力下的密封也具备良好的适应性，容积效率高。液压阀一般采用插装式锥阀。这样，插装主阀为超高压，而先导级阀还是常规压力。

(3)工作介质与系统的适应性要求高

液压油液的粘度随压力和温度而变，压力增大，粘度增大，流动性锐减;温度越高，粘度下降，容易引起系统油液泄漏。在一般液压传动系统中，油液的压缩量不考虑，但在超高压系统中，油液的体积压缩量不可忽视，影响着系统的容积效率，系统刚度减小，这些因素，都直接影响系统的工作性能。目前，超高压液压系统的工作介质选用还没有制定统一标准，但设计系统时，必须综合考虑工作介质的性能变化对设备性能的影响。

(4)密封材料的性能参数指标要求高

在超高压力下要求所有的密封环节和元件具有高强度，否则极易击穿。由于液压介质在升压过程中会释放能量，致使密封环节和密封部位瞬时升温，所以超高压力下的密封必须具有良好的耐热性。密封件的弹性丧失也将使密封性能急剧下降，所以，一般的密封材料是难以承受超高压压力的。此外，超高压液压机械和系统的加工要求和精度均较高。

2 国内超高压液压技术现状

我国很多工业生产部门和科学实验领域采用了超高压液压技术。超高压液压技术的不断发展也为科研和生产提供了新的技术、工艺和试验手段。目前国内超高压液压系统在工程设备上应用很少。主要用于一些液压工具，压力可高达200 MPa，流量很小，仅每分钟几升，可以输出大力、大扭矩，自身体积小、重量轻、携带轻便。这类工具销量大，研制投入的费用不高，国内制造厂家愿意研制生产。因此，应用在此领域的超高压技术得以发展，而且技术成熟。

近年来，随着我国锻压行业的快速发展，液压机得到空前发展。多台大型液压机相继建立，压制吨位越来越大，液压系统压力越来越高，超高压大流量的液压系统逐渐被推广应用。由于我国各行各业设备使用的液压系统压力大都在32 MPa以下，特别是冶金设备和工程机械设备，对32 MPa 以下的液压元件需求量大，经济效益可观，促使液压元件制造企业加大了技术引进、技术改造等投入力度，也积累了大量液压元件的制造经验。

但是，由于我国的液压元件研发技术基础薄弱，缺乏较强的技术研发团队，再加上机械制造加工工艺技术有待提高，导致国产液压元件故障多、使用寿命较短。一般的液压阀在可靠性方面还没有得到根本解决，更无法满足超高压液压系统的技术要求了。

目前，我国超高压液压系统设计技术已接近或达到国际先进水平，但超高压液压元件的制造技术水平远远落后，跟不上主机设备的发展步伐，不能满足大型主机设备发展的需求。为了不影响主机设备的整体技术性能指标，我国超高压系统的大流量液压元件需要依靠进口来解决。

3 国外超高压液压技术现状

国外液压工业发展较早，特别是欧美等发达国家，液压技术一直处于领先地位。由于欧洲发达国家的机械设备技术畅销全球，由此带动了与机械设备配套的液压技术的快速发展。由于有广阔的使用市场，制造工厂纷纷投入大量的资金，研制出了各种规格的液压元件，满足了机械设备的技术性能需要。机械设备大量采用液压传动控制后，简化了机械设备传动结构，减轻了机械设备的重量，提高了设备控制精度，提高了设备的整体装机水平。欧洲的液压系统压力也是由低到高发展而来，32 MPa 以下的元件在冶金、工程机械等设备上普遍应用，技术成熟，局部采用超高压技术，为超高压技术的发展奠定了基础。

随着锻压行业的不断发展，市场迫切需求大吨位的液压机，这种大型压机需要超高的液压压力来提供压制力。由于有市场需求，一些液压制造单位开始研制超高压液压元件，并运用到机械设备上。经过多年的经验积累，超高压、大流量的元件也相继问世，且具备开发更高级别的技术实力，能快速研制出并投入设备应用中。至今，国外的超高压液压技术已日趋成熟。

4 国内外发展趋势

国外液压技术的发展是紧跟市场需求，积极满足市场需要。一些液压元件制造小厂完全可以根据机械设备的需要，开发新型的液压控制阀来满足机械设备的性能需求。国外的液压技术开发、研制实力强，开发出了各类液压专用仿真计算软件，为超高压元件的研发提供有力的保障。还有一些液压制造工厂，专门为锻压机械提供液压技术配套，紧跟锻造压机的发展，压力由小到大，元件规格也由小到大。经过多年的技术积累，超高压液压技术逐渐发展起来，随着各类大型压机或其他机械设备的需要，超高压液压技术将逐渐被推广应用。未来，随着各国经济增长的需要，超高压技术将被广泛应用于各类大型机械设备中。

我国液压技术发展缓慢，超高压液压技术没有明显进步，超高压液压元件仅局限于小流量，没有形成一定技术规范，还不能应用于在线的生产设备。超高压的产生主要靠增压器来实现，没有成熟的大流量液压泵、阀产品，超高压的检测元件也没有成熟的产品。但是，随着科学技术的进步，超高压技术在机械、石油化工等方面的应用将日益广泛，作为一门新技术，它已经显示出了发展潜力和应用前景。特别是近年来，我国陆续建成投产的大型压机，还有一些正在筹建的大型压机，都已采用或将要采用超高压技术。在今后的发展中，超高压技术在我国必将得到推广应用。