[01245449]工程机械重型液压缸可靠性设计及其关键共性制造技术

在工程机械和专用车辆产业发展进程中，液压缸、液压阀、液压泵等关键配套件的供应已成为我国工程机械产业发展的瓶颈。

随着科学技术的发展，越是现代化、高水平的主机和重大技术装备，对关键基础零部件的要求也越高。

我国液压零部件落后于主机的状态已成为制约装备工业总体水平提高的突出矛盾。

作为中国最大的工程机械制造企业-徐工集团的主要子公司，徐州徐工液压件有限公司近年来投巨资改造了生产条件，其规模和生产能力大幅提高，已逐步成为国内、亚洲乃至世界上生产同类产品规模最大的工厂。

为发展民族品牌，开发具有高端、高质量、高可靠性等特点的工程机械重型液压缸产品，打破现有国际国内市场格局，徐州工程学院和徐州徐工液压件有限公司组成联合课题组，先后承担了江苏省六大人才高峰项目“提高工程机械用液压缸工作可靠性的关键技术研究”和江苏省科技支撑计划项目“工程机械用大直径高精度冷拔液压缸筒的关键制造技术研究”。

在徐州徐工液压件有限公司长期设计、制造工程机械液压缸的生产实践基础上，采取基础理论与试验相结合的方式，通过理论分析、数值模拟、虚拟样机仿真、新产品试制等手段，在分析压力冲击及摩擦力对液压缸运动过程，特别是对零部件动态性能影响机理的基础上，系统考察了工程机械重型液压缸的失效形式和规律，提出了起重机和混凝土泵车典型液压缸的设计原则及关键零部件变形量的动态数值模拟计算方法，以此为基础推导了工程机械重型液压缸使用寿命的预测流程与方法;

以弹塑性力学、接触力学为理论基础，通过分析缸筒冷拔过程中接触应力的分布情况及随时间变化的函数关系，明确了拉拔力、正压力和摩擦力对缸筒轴向、环向残余应力的影响机制，提出了冷拔过程的动态数值模拟计算方法，从而使大型冷拔缸筒制造过程中的受力模型从静态发展到动态，使冷拔缸筒的制造工艺设计从经验发展到理论，解决了大直径高精度冷拔缸筒制造过程中的关键共性技术问题，有效增强了液压缸的工作性能和可靠性，降低了生产成本。

采用新技术后，起重机、混凝土泵车等典型工程机械上重型油缸的产品三包反馈率与往年相比全部降低，汽车起重机液压缸（伸臂缸、变幅缸）的动态及静态性能要求达到50000个以上循环（约5年），密封寿命达到30000个以上循环（约3年），液压缸的低温使用环境温度达到-50℃以下目前能生产出的缸筒最大内径达到φ900 mm，长度超过15米，新产品的可靠度≥99.25%，失效率 ≤0.75%，平均无故障工作时间≥3000小时，总体水平达到欧洲国家同类同规格产品的先进水平，满足了徐工集团系列产品的要求，液压缸在徐工集团内部市场的占有率达到历史最高水平，其中徐工泵车、履带起重机、旋挖钻机等主机配套将接近100%，徐重起重机90%配套，徐工装载机、随车起重机、特种车辆等主机配套达30～40%，有力支撑了徐工集团主机的发展。

本项目发表论文15篇，获发明专利授权3件，实用新型专利授权26件，另有发明专利1件已授理，认定国家级新产品1种、江苏省高新技术产品9种、徐州市高新技术产品6种。

研究成果先后获江苏机械工业科技进步技术一等奖1项，淮海科学技术奖一等奖1项，中国液压气动密封件工业协会科技进步二等奖3项、三等奖3项，江苏省专利新产品金奖1项。

项目实施后累计新增利润18290万元，新增税收11922万元，出口创汇7936万元，同时降低生产成本1600万元。

现场应用表明课题成果能够有效增强工程机械重型液压缸的工作性能和可靠性，提高了产品的附加值和市场竞争能力，这对于打造徐州千亿工程机械和专用车辆产业，从整体上提高我国工程机械配套件的技术水平、缩短与世界先进水平的差距具有重要的现实意义。