基礎(chǔ)研究斷檔二十載 我國(guó)齒輪產(chǎn)業(yè)任重道遠(yuǎn)

“由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的缺失和基礎(chǔ)工藝、材料研究的缺乏，當(dāng)前我國(guó)齒輪產(chǎn)業(yè)的設(shè)計(jì)和制造均落后于國(guó)外，這已經(jīng)成為制約我國(guó)齒輪行業(yè)發(fā)展最根本的問題。”

在日前由中國(guó)機(jī)械通用零部件工業(yè)協(xié)會(huì)齒輪分會(huì)主辦、北京工業(yè)大學(xué)承辦的2016全國(guó)齒輪技術(shù)研討會(huì)上，不斷有業(yè)內(nèi)專家向中國(guó)工業(yè)報(bào)記者強(qiáng)調(diào)、重復(fù)以上觀點(diǎn)。

2015年我國(guó)齒輪產(chǎn)品銷售額達(dá)2200億元，位居全球第一，行業(yè)進(jìn)口、出口和逆差均有所下降。但由于壽命短、可靠性低和功率密度低，汽車自動(dòng)變速箱、機(jī)器人RV減速器、工程機(jī)械變速箱等高端齒輪產(chǎn)品仍依賴進(jìn)口，我國(guó)齒輪行業(yè)的對(duì)外依存度依然很高。

高端市場(chǎng)仍受制于人

由于直接決定著機(jī)械裝備的性能、水平和可靠性，齒輪的制造水平，被認(rèn)為反映著一個(gè)時(shí)代機(jī)械制造的總體水平。

“近年來，齒輪行業(yè)為主機(jī)配套的能力大幅提升。”會(huì)上，中國(guó)機(jī)械通用零部件工業(yè)協(xié)會(huì)齒輪分會(huì)副會(huì)長(zhǎng)兼秘書長(zhǎng)、全國(guó)齒輪標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)主任委員王長(zhǎng)路介紹說，“目前，我國(guó)百萬千瓦級(jí)核電的循環(huán)水泵齒輪箱經(jīng)過攻關(guān)已完全替代進(jìn)口，1~5兆瓦風(fēng)電齒輪箱也已完全自主配套并實(shí)現(xiàn)了批量出口。”

作為通用零部件行業(yè)中規(guī)模最大的子行業(yè)，相較57.18億美元的出口額，2015年我國(guó)齒輪產(chǎn)業(yè)進(jìn)口額高達(dá)129.74億美元，盡管同比有所下降，但在整個(gè)零部件行業(yè)中占比達(dá)到了75.2%。

而這與“中低端市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，產(chǎn)品價(jià)格太低，企業(yè)營(yíng)業(yè)收入、利潤(rùn)下降嚴(yán)重，虧損企業(yè)不少，高端市場(chǎng)多數(shù)被國(guó)外產(chǎn)品占據(jù)，產(chǎn)品銷量低，穩(wěn)定性差”的齒輪產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀密不可分。

王長(zhǎng)路舉了個(gè)例子，我國(guó)直升機(jī)齒輪和重型卡車螺旋錐齒輪的無故障壽命分別不足國(guó)際先進(jìn)水平的十分之一和五分之一。

再比如機(jī)器人，它堪稱最典型的機(jī)電一體化裝備，技術(shù)附加值高而且應(yīng)用范圍極其廣泛。其中的核心部件RV減速器，傳動(dòng)性能直接影響到機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度、重復(fù)定位精度等。

“與通用減速器相比，RV減速器對(duì)運(yùn)動(dòng)精度指標(biāo)的要求更加苛刻，”齒輪分會(huì)副秘書長(zhǎng)鄧效忠在其《機(jī)器人RV減速機(jī)擺線輪精密制造技術(shù)及裝備》的發(fā)言中透露說，相較國(guó)外產(chǎn)品，國(guó)產(chǎn)的RV減速器運(yùn)動(dòng)精度低且精度保持性差，“這已成為制約機(jī)器人RV減速器國(guó)產(chǎn)化和競(jìng)爭(zhēng)力提升的瓶頸。”

經(jīng)常被拿來比較的還有汽車變速箱齒輪———日本產(chǎn)品的壽命是120萬公里，而中國(guó)的指標(biāo)則是80萬公里，且國(guó)產(chǎn)變速箱的噪音比國(guó)外同類產(chǎn)品至少要高3~5個(gè)分貝。

基礎(chǔ)研究斷檔二十載

當(dāng)前，工業(yè)齒輪箱正在向著高功率密度、輕量化、高可靠性的方向發(fā)展，而我國(guó)在重載齒輪箱的設(shè)計(jì)制造方面與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大：同樣傳遞功率下，明顯存在著粗大笨重、壽命短、可靠性低等問題；國(guó)家重大裝備、重大工程中配套的高端齒輪箱等國(guó)產(chǎn)化率仍然較低，高端齒輪進(jìn)出口逆差高位運(yùn)行。

“造成上述問題的主要原因，就是國(guó)內(nèi)齒輪傳動(dòng)基礎(chǔ)研究中斷已達(dá)二十年之久，整個(gè)行業(yè)缺乏對(duì)齒輪制造基礎(chǔ)工藝的理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匱乏。”提及此事，鄭州機(jī)械研究所研究員、博導(dǎo)、副總工程師劉忠明不免痛心疾首。

他告訴記者，目前在齒輪箱設(shè)計(jì)過程中，國(guó)內(nèi)均是依據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T3480-1997進(jìn)行的，該標(biāo)準(zhǔn)等效于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO6336-1988。“隨著近年齒輪產(chǎn)品不斷朝著輕量化、長(zhǎng)壽命、高可靠性多方向的發(fā)展，我國(guó)在齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)過程中缺乏基礎(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的問題暴露得日益明顯，已經(jīng)對(duì)我國(guó)高端齒輪產(chǎn)品的開發(fā)產(chǎn)生了嚴(yán)重的制約作用。”

在劉忠明看來，該問題主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是國(guó)內(nèi)與國(guó)外在齒輪材料的合金成分、冶煉水平以及熱處理能力等方面均存在一定的差異，套用國(guó)外齒輪材料的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，會(huì)產(chǎn)生較大的誤差；二是標(biāo)準(zhǔn)采用的是二十多年前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，隨著近年來新材料、新工藝的不斷出現(xiàn)，急需符合當(dāng)前齒輪制造水平的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

“國(guó)外進(jìn)口的齒輪產(chǎn)品按照我們的國(guó)標(biāo)算，都不滿足常規(guī)要求，這充分說明我們齒輪設(shè)計(jì)所依靠的技術(shù)資料已經(jīng)很落后了，”鄧效忠對(duì)此也很有感慨，由于缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，我們的齒輪設(shè)計(jì)甚至比制造更為落后！

也正是基于此，近年來鄭州機(jī)械研究所牽頭組織了三峽升船機(jī)齒條感應(yīng)淬火殘余應(yīng)力控制及性能評(píng)價(jià)技術(shù)研究、滲碳淬火齒輪疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)技術(shù)研究，以及齒輪硬化層最佳深度分析及應(yīng)用技術(shù)研究等幾項(xiàng)基礎(chǔ)性的研究。

在研討會(huì)上，劉忠明向幾百家參會(huì)代表介紹了這幾項(xiàng)基礎(chǔ)研究的最新進(jìn)展。其中，在鄭州機(jī)械研究所、中國(guó)第二重型機(jī)械集團(tuán)公司、機(jī)械科學(xué)研究院、上海交通大學(xué)及河南工業(yè)大學(xué)等的參與下，“三峽升船機(jī)齒條感應(yīng)淬火殘余應(yīng)力控制及性能評(píng)價(jià)技術(shù)研究”，已取得了大模數(shù)齒輪齒條試驗(yàn)裝備研發(fā)、試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)，以及大模數(shù)齒條可靠性分析技術(shù)等不少研究成果，并申請(qǐng)了16項(xiàng)專利，發(fā)表了35篇論文，制定了9項(xiàng)規(guī)范，還培養(yǎng)了一大批學(xué)生等。

“在鄭州機(jī)械研究所的主持下，包括河南大學(xué)在內(nèi)的幾所學(xué)校一起申報(bào)了國(guó)家的公共技術(shù)平臺(tái)，為全行業(yè)提供齒輪設(shè)計(jì)或制造的基礎(chǔ)平臺(tái)，后續(xù)還要做云計(jì)算平臺(tái)等，”鄧效忠在會(huì)上透露說，“大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的積累，對(duì)我國(guó)從齒輪大國(guó)邁向齒輪強(qiáng)國(guó)有重要意義。”

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。