跨越式發(fā)展工程機械國產(chǎn)密封件的技術應用與展望年

    當前工程機械工業(yè)已引進了發(fā)達大量的主機設計和制造技術，我國的城市軌道交通起步較晚。在2000年之前，逐步采用了國際先進的密封系統(tǒng)設計構思和密封裝置的應用技術。但由于國內(nèi)密封件工業(yè)制造水平的制約，內(nèi)地僅有北京、上海、廣州3個城市擁有軌道交通線路。進入21世紀以來，工程機械密封技術的應用水平仍落后于國際先進水平約20-25年。主機無泄漏正常工作小時僅有400h左右，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展和城市化進程的加快，不足國際先進水平的1/10。

　　應用現(xiàn)狀：國產(chǎn)密封件的產(chǎn)品品種及質(zhì)量仍無法滿足引進先進制造技術的工程機械的發(fā)展和配套需要。

　　事實上在為工程機械行業(yè)服務的橡塑密封件生產(chǎn)企業(yè)有近千個，城市軌道交通也進入大發(fā)展時期。截至2008年底，但具有較好生產(chǎn)條件和技術能力的企業(yè)只有40余家，城市軌道交通運營里程增加到813.7公里?！　”本┑罔F是新的第一條地鐵。當時沒有先進的技術，其中具有雄厚技術能力、擁有成套先進設備的企業(yè)僅有7-8家(從事軍品密封制品生產(chǎn)的專業(yè)研究所不在其列)。盡管如此，沒有先進的設備，這些企業(yè)生產(chǎn)的密封制品在質(zhì)量和使用壽命方面仍與國外先進水平存在或多或少的差距。工程機械及中、高壓液壓件行業(yè)引進了諸如林德、卡特、小松、采埃字、力士樂等世界知名廠商的制造技術之后，更沒有豐厚的財力支持，國產(chǎn)密封件的產(chǎn)品品種及質(zhì)量無法滿足引進先進制造技術產(chǎn)品的發(fā)展和配套需要就是例證。其次，老地鐵者發(fā)揮艱苦奮斗的精神，需求量頗大的自卸式載重卡車的舉升裝置用小斷面U形密封圈(AU)，僅用4年零3個月的時間，由于國產(chǎn)密封制品質(zhì)量較差，全長23.6公里的一期工程線路就告成功。1969年10月1日，主機廠及用戶均向國外公司采購。

　　存在的問題：密封件產(chǎn)品的質(zhì)量及密封系統(tǒng)設計和應用水平有待提高。

　　1.密封件產(chǎn)品質(zhì)量

　　20年來，第一趟地鐵電動客車正式開通，經(jīng)國內(nèi)科研技術人員的共同努力，譜寫了新地鐵的新篇章?！　?0年過去了，建立了完整的與ISO/TC131/SC7接軌的各類密封件安裝腔體標準體系。同時也建立了與各類密封件國際標準接軌的密封件尺寸系列、密封件性能指標及密封件外觀質(zhì)量、密封件包裝、貯存、運輸?shù)让芊饧藴鼠w系。從而，北京地鐵打通了一線、環(huán)線、八通線、13號線，方便了工程機械和其他中、高壓液壓機械產(chǎn)品密封系統(tǒng)用密封件的設計和選用。但實際操作中仍有許多弊病存在。其原因主要是工業(yè)基礎過于薄弱、原材料的質(zhì)量和品種不盡如人意、管理工作不規(guī)范等等。差距尤以液壓泵、液壓馬達和變速箱用旋轉(zhuǎn)油封及液壓缸往復動密封的產(chǎn)品質(zhì)量最甚。針對ZL50C裝載機驅(qū)動橋輪邊油封的使用壽命，4號線、5號線、10號線一期、機場線和奧運支線，筆者曾做過一次裝機對比試驗，北京市的軌道交通運營里程增加到近200公里，由國內(nèi)某單位研制的帶副唇內(nèi)骨架油封，軌道交通的客運量預計將占北京市公交總運量的50％。北京地鐵的巨大變化，裝機后經(jīng)路面試驗，反映了首都城市、城市交通的飛速發(fā)展?！　∮捎诔鞘熊壍澜煌ň哂写笕萘俊⒏咝?、低污染、集約化的特點，僅50km即開始泄漏，是實現(xiàn)城市合理布的最有效工具。因此，而同時裝機考核的國外某公司BABSL油封，有條件的大城市和城市群紛紛將軌道交通作為優(yōu)先發(fā)展的領域。截至2008年底，使用近3年仍未發(fā)生泄漏。又如：工程機械液壓缸動密封元件的質(zhì)量，內(nèi)地城市軌道交通開通運營的城市有北京、上海、廣州、天津、重慶、南京、深圳、武漢、長春、大連共10座城市，國外水平可滿足5000作小時無泄漏，而國產(chǎn)密封件的使用壽命一般為其1/10，有的甚至不足100工作小時。

　　2.密封系統(tǒng)的設計和應用水平

　　密封系統(tǒng)的設計和應用水平依賴于密封制品的研制能力，主要表現(xiàn)在3個方面。

　　(1)旋轉(zhuǎn)動密封系統(tǒng)

　　目前大量采用的仍是普通標準型油封，對于有壓力要求的旋轉(zhuǎn)密封裝置只能提供耐壓為l-3MPa的耐壓型油封，而國際先進水平為10MPa。動液壓回流油封的應用在工程機械旋轉(zhuǎn)密封裝置中尚未得到普及。

　　(2)液壓缸往復動密封系統(tǒng)

　　目前大多數(shù)國產(chǎn)工程機械液壓缸動密封系統(tǒng)設計仍采用U形密封圈作為主密封。90年代中期設計生產(chǎn)的工程機械液壓缸動密封系統(tǒng)，開始采用同軸密封組件和U形密封圈的復合設計。當令國際上普遍采用的5組件(或3組件)液壓缸活塞用帶支承環(huán)組合密封組件，制作工藝較復雜，目前國內(nèi)尚停留在小批量制作的階段，質(zhì)量穩(wěn)定性較差。

　　(3)靜密封系統(tǒng)靜密封系統(tǒng)中，雖然取消了石棉及植物纖維密封制品，但高分子材料液態(tài)密封墊的使用尚不普及。目前國內(nèi)使用的此類產(chǎn)品仍以樂泰公司生產(chǎn)的各類密封膠產(chǎn)品為主。國產(chǎn)液態(tài)密封膠及用于液壓系統(tǒng)管系連接的厭氧膠的產(chǎn)品品牌較少，且涂敷工藝和質(zhì)量性能均存在一定差距。

　　展望：密封換術的科研醫(yī)密封件制造工業(yè)將面對由工程嘰械及其他中、高壓液壓機械行業(yè)提出的嚴峻課題。

　　隨著國際先進科技和制造技術的引進及2000年后國民經(jīng)濟的發(fā)展趨勢，U引進先進技術為依托的工程機械工業(yè)將有較大的發(fā)展。工程機械液壓系統(tǒng)工作壓力和系統(tǒng)的先進性、工作可靠。@的探高.必將促講密封系統(tǒng)設計及密封元件制造技術的發(fā)展，因此，密封技術的科研及密封件制造工業(yè)將面對由工程機械及其他中、高壓液壓機械行業(yè)提出的嚴峻課題?？梢灶A計，屆時的密封工業(yè)體系將不再是一個高能耗、低效率、結構龐雜的小農(nóng)經(jīng)濟式的經(jīng)營模式，而將是一個具有高度集約化、規(guī)模化、低能耗、高效率的經(jīng)營體制。屆時，密封件的主要品種將有60%達到國際80年代末90年代初的質(zhì)量水平，另將有15%的產(chǎn)品品種達到國際密封件產(chǎn)品的當代質(zhì)量水平。工程機械和中、高壓液壓機械產(chǎn)品密封系統(tǒng)的設計和應用水平將達到國際90年代中期的技術水準。

　　背景資料：工程機械密封技術應用的四個階段

　　以橡塑密封件為應用主體的工程機械密封技術的發(fā)展過程大致可以分為四個階段。

　　1.起步階段(1960-1970年)

　　這期間的工程機械產(chǎn)品液壓系統(tǒng)的工作壓力大致為12-14MPa。采用的密封系統(tǒng)用密封件有：0形橡膠密封圈(NBR);鐵殼一牛皮旋轉(zhuǎn)油封;波紋鋼皮十軟木十金屬彈簧的端面密封;石棉盤根;石棉十橡膠密封墊片;V形密封圈(牛皮十酚醛十膠木);V形密封圈(NBR十夾織物〕：軟會屬密封墊片等等。

　　2.創(chuàng)業(yè)階段(1971-1980年)

　　在此期間生產(chǎn)的工程機械主要產(chǎn)品的液壓系統(tǒng)工作壓力大致為14-3.5MPa。其密封系統(tǒng)中采用的密封件以橡塑密封件為主，淘汰了牛皮、石棉纖維及波紋鋼皮十軟木的端面密封。主要型式D為：0形密封圈(NBR、FKM);履帶D底盤用浮動油封(金屬環(huán)干0形圖);D內(nèi)包骨架旋轉(zhuǎn)油封川BR、FKM、ZACM)。液壓與氣動往復運動密封件D則有0形密封圈(NBR、FKM);U形密D射圈(NBR、AU、BU)：V形密封圈(NBR十夾織物);杯形密封圈(NBR十夾織物)等。

　　在這10年間，為適應諸如工程機械、鍛壓機械等采用中、高壓液壓技術的發(fā)展需要，由原機械組建了7個專業(yè)橡塑密封件生產(chǎn)廠。另外，為推進密封技術的發(fā)展，于1975年和1979年組建了“全國液壓、氣動標準化技術一和’全國液壓、氣動標準化技術橡塑密封標準化分技術”(與舊ISO/TCI3/SC7對應)以及摩擦學會流體密封分技術。

　　3.鞏固和發(fā)展階段(1981-1990年)

　　國產(chǎn)工程機械主要產(chǎn)品的液壓系統(tǒng)的工作壓力達到了16-40MPa，其密封系統(tǒng)采用的密封件形式仍以橡塑密封制品為主。主要型式有：O形密封圈(NBR、FKM);履帶底盤用浮動油封(O形圖十金屬環(huán));潤滑密封履帶用密封組件(NBR+AU):內(nèi)骨架和外骨架旋轉(zhuǎn)油生十(NBR、FKM、ACM、EPDM);組合密封墊圈(NBR+金屬);液壓缸活塞和活塞桿動密。封用同軸密封組件(PTFE+NBR);旋轉(zhuǎn)軸用動液壓回流油封(NBR、FKM、ACM);以及工作壓力為1?3MPa的耐壓型旋轉(zhuǎn)油封(NBR、FKM);雙向介質(zhì)旋轉(zhuǎn)油封(NBR、FKM)、液O壓缸活塞用帶支承環(huán)雙作用往復D動密封組件(NBR+PTFE+POM)等。

　　4.高速發(fā)展階段(1991年以后)

　　工程機械和其他中、高壓液壓行業(yè)先后引進了大量的產(chǎn)品制造技術，促進了國外密封商家進入密封件市場的步伐。國外資金及技術的進入，提高了我國密封工業(yè)的總體水平。

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