摘  要：高端柱塞泵(馬達)要求可靠性高，售價高，我國一些企業紛紛仿制，但是如何通過”引進、消化、再創新”開發這類產品，響應黨中央、國務院的在2020年建成創新型國家的號召，使我國的高端柱塞泵(馬達)趕上世界先進水平，本文將從技術層面對這一問題進行探討。

關鍵詞：高端柱塞泵(馬達); 創新; 可靠性; 型式試驗; 耐久性試驗; 模擬試驗; 對比試驗; 最薄弱環節試驗;

前言

近年來，我國的一些企業紛紛投巨資開發高端柱塞泵(馬達)。所謂高端柱塞泵(馬達)就是使用中要求高可靠性的產品，例如：挖掘機用的柱塞泵(馬達)、水泥攪拌車用的柱塞泵(馬達)、冶金系統軋機、連鑄、高爐等用的柱塞泵，由于其要求可靠性高，因此售價高，利潤大，為此國內許多廠家紛紛測繪仿制國外的同類產品。但是許多廠家只注意產品的制造，而不重視產品的試驗，因此制造出來的產品往往不可靠，更談不上”引進、消化、再創新”，最多是跟在別人后面跑。做出的產品還要借用(或部分借用)他人的型號，這樣的產品與國外同樣的產品比較，只是形似(由于鑄件質量差，甚至形也不似)，而不是神似。

進行產品的出廠試驗，是人人皆知，但如何提高產品的可靠性，並不是所有的人都知，一臺產品的質量，不僅是制造出來的，更重要是試驗出來的，因為”實踐是檢驗真理的標準”，只有通過試驗發現問題，才能有解決問題的辦法，才能對產品進行改進。

我從事柱塞泵研究開發近50年，試驗過許多國內外的柱塞泵，近幾年又協助一些企進行高端柱塞泵(馬達)的開發，黨中央和國務院提出要在2020年把我國建成創新型國家，我國的液壓工業中的高端柱塞泵(馬達)如何創新？下面我將對這一問題發表一些看法，有不妥之處，歡迎批評指正。

1. 產品開發試驗的重要性

(1)何謂產品的可靠性：在一定時間內、一定條件（額定參數）下、無故障地執行其功能的能力，稱為可靠性。

(2)檢驗產品質量和可靠性，有兩種辦法：一是在廠內進行各種試驗，讓它暴露問題; 二是交用戶裝機試驗，進行生產實踐考驗; 這兩種方法缺一不可。

(3)柱塞泵是一臺主機的心臟，而馬達是操縱執行機構的動力部件，它們中的任何一個失效，都將使主機癱瘓，給用戶造成巨大的經済損失并帶來工作上的麻煩，因此; 要盡可能把泵(馬達)的問題暴露并解決在廠內。

(4)根據我國”液壓軸向柱塞泵”(JB/T7043-2006)試驗標準，柱塞泵在廠內必須進行”型式試驗和出廠試驗”，但遺憾的我國許多生產廠只進行出廠試驗，而不進行型式試驗，因為型式試驗時間長，特別是其中的耐久性試驗，要長期占用試驗臺，消耗大量的能源，還要占用人力，試驗臺上的元件和儀表也同時在進行耐久性試驗，所以我國生產的高端柱塞泵(馬達)能否達到國家標準都成問題，更不用說達到國外產品的水平了。

(5)一些生產泵(馬達)的企業還振振有詞的說：我們的產品經過××用戶考驗，但是用戶考驗不能完全代表產品的可靠性，因為每一個用戶都有自已特定使用的工作參數、使用環境、操作水平，他們很少使用到泵(馬達)的額定參數，而且也不可能對泵(馬達)使用情況隨時作詳細記錄，更不可能對泵(馬達)進行解體檢查，此外；一、兩個用戶的使用情況不能代表多個用戶，因此用戶的生產驗證只能部份反映產品的質量狀況，而不能全面地反映產品的可靠性，更不能反映產品使用中內部零件的磨損變化，只有與泵(馬達)在廠內的各種試驗相結合，才能全面反映產品的質量，並為產品的創新和改進提供技述基礎。

此外，把產品交用戶考驗，必須十分慎重，如果產品笫一次在用戶出了問題，用戶可能會原諒，笫二次再出問題，用戶就不一定原諒了，下次他就可能不再用您的產品，這樣您產品牌子就做倒了。一般用戶不希望用主機給你的元件作試驗，因為這樣做代價太高。

2. 關于產品的出廠試驗和型式試驗

2.1出廠試驗：在我國生產柱塞泵(馬達)的廠家都進行這類試驗。

2.2型式試驗：

2.2.1我國”液壓軸向柱塞泵”(JB/T7043-2006)標準中，明確規定了以下幾種情況必須進行型式試驗：

(1)新產品或老產品轉廠生產的試制定型;

(2)正式生產后，如結構、材料、工藝有較大改變，可能影響產品性能和壽命時;

(3)產品長期停產后，恢復生產時:

(4)出廠試驗時與上次型式試驗結果有較大差異時;

(5)國家質量監督機構提出進行型式試驗要求時;

2.2.2型式試驗的主要內容：

(1)效率試驗：應包括容積效率、總效率以及不同壓力、排量、轉速、油溫下的容積效率和總效率;

(2)變量特性試驗

(3)高、低溫試驗;

(4)超速試驗;

(5)噪聲試驗;

(6)連續負荷(或超負荷)耐久性試驗;

 (7)沖擊負荷耐久性試驗;

(8)對于開式油路泵還要進行自吸能力試驗;

以上八項試驗中，其中(6)、(7)兩項最重要，它直接關系到柱塞泵(馬達)工作的可靠性。

3. 產品開發試驗

進行產品出廠試驗和型式試驗是對產品質量的最低要求，為了提高柱塞泵(馬達)的可靠性，為了”引進、消化、再創新”，在產品開發階段，需要不斷地對柱塞泵(馬達) 進行各種試驗，下面就這一問題談談我的意見。

3.1模擬試驗：型式試驗中連續負荷和沖擊負荷耐久性試驗方法並不能完全反映柱塞泵(馬達的實際工況，交用戶生產考驗又不能隨時了解泵(馬達)出現的問題，況且用戶也不希望用自已的主機對不成熟的泵(馬達)進行試驗，所以需要進行模擬試驗。而對某些泵(馬達)也可用模擬試驗代替型式試驗中的沖擊試驗。

例如水泥攪拌車工作的一次工藝循環過程是上料—運輸攪拌—卸料—空運轉運輸，我們就可設計出一套程序進行模擬試驗。

又如根據挖掘機的回轉馬達的工況，也可設計一套裝置來進行回轉馬達的模擬試驗。

模擬試驗裝置可以與型式試驗臺合并，為了降低試驗成本，也可以設計一個簡單的模擬試驗臺進行試驗。模擬試驗往往可以起到亊半功倍的效果。

3.2對比性試驗：仿制國外的產品，要貫沏”引進、消化、再創新” 的原則，因此必須將自己仿制的產品與國外的產品在相同的條件進行性能和耐久性對比試驗。這樣不僅可以找出自己產品與國外產品的差距，還可以找出國外產品的缺陷，這就叫知己知彼。孫子云”知已知彼，百戰不殆”。對于仿制的柱塞泵(馬達)，”知己知彼、才能創新”。實踐證明：從目前我國一些企業產品與國外高端柱塞泵(馬達)進行對比試驗，可以看出，國外產品也不是完美旡缺的，這就為國產泵(馬達)的創新提供了技術基礎。

國外一些企業的產品的開發，往往先對世界上類似的產品進行試驗，吸取其優點，改進其缺點，然后設計出自已的產品，如果這類產品有專利保護，可檢驗其專利的效果，再考慮是否購買其專利，或繞過其專利，如果其專利的保護期已經不長，則可先開發并試制出該產品，待其專利失效后，立即投放市場。

3.3零部件的單項試驗：泵(馬達)的可靠性是由所有零部件可靠性的乘積，因此對泵(馬達)上的閥和一些零部件，或零部件的改進，動不動就進行整泵的的型式試驗或耐久性試驗，代價太高，浪費能源，因此根據具體情況，設計一些專用的零部件試驗臺，就能解決問題，起到節省大型試驗臺和節省能源的雙重效果，下面舉一例說明。

圖1  輔助泵、伺服閥、變量機構試驗臺液壓原理圖

1-輔助泵系統  2-主泵變量缸  3-伺服閥  4-主泵殼

5-加載泵系統  6-加載缸  7-伺服閥換向系統

圖1為某一閉式系統的輔助泵、伺服閥、變量機構的試驗臺液壓原理圖，該試驗臺的裝機功率只有10KW左右，它能完成以下試驗：

1. 輔助泵的耐久性試驗;

2. 伺服閥換向耐久性試驗;

3. 變量缸換向耐久性試驗;

4. 斜盤軸耳與軸承的耐久性試驗;斜盤材料和熱處理改進試驗;

這種試驗方法試驗臺簡單，試驗費用低廉。

3.4最薄弱環節試驗：任何一臺泵(馬達)都有薄弱環節，如果能找出其最薄弱環節，加以改進就能提高產品的可靠性，反復幾次，泵（馬達）的可靠性一定能大大提高。為了快速找出其最薄弱環節，就可將泵(馬達)進行強化試驗----最高壓力、最高轉速、最高油溫(90℃)的條件下進行耐久性試驗，看看什么地方最先損壞(失效)，如果是外購件失效，可要求供貨單位改進，如果是本廠生產的零件，則可自行改進后再試驗。反復試驗幾次，可能會發現不同的薄弱環節，加以改進，產品的可靠性定能大大提高。所以最薄弱環節試驗實際上是破壞性試驗，對提高泵(馬達)的質量和可靠性大有好處。

3.5批量生產泵(馬達)要定批抽檢進行耐久性試驗：泵(馬達)在試生產或小批投產時，先進行開發性試驗。批量投產后，要抽查一定的比例(如千分之二左右)，進行耐久性試驗，以檢查產品制造工藝的穩定性、外購件質量的穩定性和企業管理的有效性。

圖2 恒壓泵的靜特性

3.6改進和完善試驗裝置：我國許多企業的柱塞泵試驗臺都不完善，需要加以改進。如開式油路系統大量使用恒壓變量泵，該泵有二項特性：即：靜特性如圖2 ，靜特性中的恒壓誤差△P是該特性中的重要指標，由于我國許多企業的試驗臺都是釆用溢流閥加載，因此無法測定靜特性中的恒壓段，也無法測定恒壓誤差△P。

圖3  恒壓泵的動態特性

恒壓泵的動態特性如圖3，它是測定圖2中泵排量由A至B和B至A階躍時、泵變量機構的響應時間△t和壓力超調量△P，這兩個數據對不同排量的泵是不同的，對冶金行業的伺服系統和某些高端液壓系統的泵都要求提供這兩個數據。但是我國生產柱塞泵的企業不能提供這些數據，因為他們的試驗臺不能進行該功能測試。

3.7關于噪聲試驗：噪聲污染環境，影響勞動者的健康，特別是室內工作的工業機城，必須貫徹以人為本的方針，重視降低泵的噪聲。1981年，我作為中國液壓代表團的一員抵日本考察時，發現所有生產柱塞泵的廠都有簡易噪聲試驗室，都在進行泵的噪聲研究，由于泵的噪聲無法進行設計計算，只能通過試驗測定，因此必須建設噪聲試驗室，由于柱塞泵的噪聲通常都在70dB(A)以上，因此噪聲試驗室的本底噪聲只要能達到60dB(A)就可，這種泵噪聲試驗室造價很低，一個20m²左右的泵噪聲試驗室，只需30-50萬元左左，適合企業自建。

4.柱塞泵(馬達)耐久性試驗的失效模式

據我對柱塞泵(馬達)多次耐久性試驗的經驗，發現有以下的失效模式：

4.1泵的效率變化：

(1)額定參數(額定壓力、額定轉速、最大排量、50±3℃)連續負荷下的耐久性試驗：我們曾經對一臺泵進行過幾次3000小時的耐久性試驗，泵的容積效率會先略有降低后又略有升高(±1%)之內變化(圖4)。總效率也不會有大變化，由于經過磨含，泵總效率還會略有升高(1%左右)，因此可以認為：一臺設計和制造良好的柱塞泵，如果試驗臺油液清潔度良好(NAS9級)，泵的幾對摩擦副的磨損應該沒有問題，耐久性試驗后效率不會明顯變化，也應該不會出現零件的疲勞損壞。

(2) 設計和制造良好的泵(馬達)在額定參數進行變量特性沖擊或模擬試驗時，10萬次沖擊可以順利通過，效率不會明顯變化，也不應出現零件的疲勞損壞。

（3）連續超載試驗時泵的效率也遵循圖4的變化規律。

圖4  泵耐久性試驗中的效率變化

4.2 泵(馬達)試驗的其他失效：由于額定參數連續負荷下試驗不能使泵快速失效，超載、沖擊、最薄弱環節試驗都可以加快泵(馬達)的失效，快速暴露泵(馬達)設計和制造中的問題，縮短試驗時間，節省能源，加快產品的開發速度。在試驗中，通常出現的失效有：

(1)配油盤掛銅、燒傷、雙金屬缸體燒結層開裂、脫落;

(2)斜盤掛銅燒傷、 滑靴松靴、脫靴、偏磨或嚴重磨損;、回程盤嚴重磨損、打壞回程盤等;

(3)柱塞咬缸體孔;

(4)密封漏油;

(5)泵內受交變載荷零件疲勞損壞，如滑靴開裂、柱塞球頭折斷、柱塞體折斷，缸體底部開裂、變量機構零件折斷、花鍵損壞等;

(6)滑動軸承燒傷; 滾動軸承損壞(滾動件出現麻點);

4.3 泵(馬達)的失效率：如圖5失效率盆狀曲線。

4.3.1失效率盆狀曲線分析（圖5）：該曲線可分為三部分：

(1)早期失效段(t₁)：這一時段的失效率高，但其隨時間增加失效率快速下降，這階段最早暴露了泵(馬達)設計、制造中的問題;

(2)偶然失效段(t₂)：是泵(馬達)處于正常穩定運轉的階段出現的失效，這一階段失效率最低，運轉時間最長，代表了泵的壽命;

(3)晚期失效段(t₃)：這一階段是泵(馬達)運轉(試驗)了較長的時間出現的失效，可以說是到了壽命后期出現的失效，其失效率隨時間快速上升，多數是泵零件疲勞引起的失效;

4.3.2如何快速檢查出泵（馬達）的失效？開發性試驗的目的就是為了暴露泵(馬達)的失效，提高泵(馬達)可靠性，因為只有知道泵(馬達)的失效情況，找出失效原因，才能對產品進行改進。所以;發現泵(馬達)早期失效(t₁段)和改進疲勞損壞的零件(t₃段)，就等于延長了偶然失效段的時間(t₂段)，提高了泵（馬達）的可靠性和壽命。而要達到此目的，應釆用前述的單項試驗、連續超載試驗和最薄弱環節試驗方法。

4.3.2產品改進后的失效率盆狀曲線

據我多次進行耐久性試驗的經驗，早期失效段 t₁的時間大約需要連續超載試驗100小時左右，就能暴露泵(馬達)早期失效的狀況，此后再進行最薄弱環節試驗，可找出晚期失效t₃中疲勞損壞的零件。在上述試驗的基礎上進行改進，就能延長產品(t₂)的壽命，大大提高泵（馬達）工作的可靠性。圖5 a)為改進前泵的失效率，經過試驗找出了泵早期失效原因，通過改進，減少了失效率，等于早期失效段曲線(t₁段)向左移，再經常最薄弱環節試驗，找出其原因，經過改進減少了失效率，等于晚期失效段曲線(t₃段)向右移，就形成改進后的圖5b)失效率盆狀曲線，顯然5b)比圖5 a)的正常工作壽命延長很多，產品可靠性大大提高。

泵（馬達）的偶然失效分析：質量再好的產品在長期試驗（或使用）中也可能失效，判斷其是否屬于偶然失效的標準有兩個：一是其失效率低（個別性），二是在試險（或使用）了較長的時間。偶然失效，主要從制造和管理上找原因。它可以通過回收用戶使用過了保修期（一年以上）的產品來檢查其失效。

a) 改進前                               b) 改進后

圖5  泵失效率盆狀曲線

5. 關鍵在于觀念更新

我國的高端柱塞泵(馬達)要趕上世界先進水平，關健在于觀念更新，目前生產高端柱塞泵(馬達)的企業還存在一些錯誤觀念，主要有以下幾方面：

(1)重仿制，輕開發，缺乏”創新成就末來”的戰咯思想：的確;我們要從頭開發一種柱塞泵(馬達)，時間太長，困難也很多，可以先進行仿制，但仿制后要走”引進、消化、再創新” 的道路，這就是站在別人的肩膀上跳高。消化、創新就是再開發，這是一條捷徑，進行開發性試驗，找出存在問題，是其必經的道路，否則創新就沒有方向。

(2)重生產、輕試驗，特別是輕開發性試驗：有些企業認為：”生產是創造財富，試驗是消耗財富，只要交用戶去生產考驗就可以”，這是一種錯誤的觀念。

(3)重產品制造投資，輕技術開發中心建設：縱觀國內外，凡屬成功的企業，都十分重視技術開發，我國山東省有一個”濰坊柴油機廠”，十年之內，銷售額由伍億人民幣增長為500億人民幣，即增長了100倍，就得益于技術開發，他們投資10億元人民幣，建設技術開發中心。我國的家電產品，之所以能在短期內趕上世界先進水平，據了解，它們每年的技術開發費用占其年銷售額的4-6%。在國外的液壓公司，其技術開發中心人員只管技術開發，不管企業的日常生產。而且技術開發中心有先進的加工設備，用于試制新產品，有各種試驗臺，用于進行開發性試驗。新產品開發試制、試驗成功以后，再移交生產車間生產。

(4)工欲善其亊必先利其器：我曾經到一家外資企業參觀，看見他們正在調試一個先進的柱塞泵試驗臺，我知道這家企業沒有生產柱塞泵，就問他們：”你們沒有生產柱塞泵，為什么搞柱塞泵試驗臺？”他們回答”我們準備要生產柱塞泵”，這大概就是”工欲善其亊必先利其器”的道理吧！

6.結束語

以上是我對我國的高端柱塞泵(馬達)創新、進行開發性試驗的一些看法。當然; 進行開發性試驗 ，技術開發中心建設的投資，我不主張一步到位，而是要有足夠的重視，貫徹”統籌規劃，分步實施，逐步投入，滾動發展” 的方針。 這樣; 我相信：通過若干年的努力，我國高端柱塞泵(馬達)就一定能趕上世界先進水平。

參考文獻

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