基礎研究斷檔二十載制約我國齒輪產業發展

      “由于基礎數據的缺失和基礎工藝、材料研究的缺乏，當前我國齒輪產業的設計和制造均落后于國外，這已經成為制約我國齒輪行業發展*根本的問題。”

      在日前由中國機械通用零部件工業協會齒輪分會主辦、北京工業大學承辦的2016全國齒輪技術研討會上，不斷有業內專家向中國工業報記者強調、重復以上觀點。

      2015年我國齒輪產品銷售額達2200億元，位居全球*, 行業進口、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，汽車自動變速箱、機器人RV減速器、高鐵齒輪傳動裝置、工程機械變速箱等高端齒輪產品仍依賴進口，我國齒輪行業的對外依存度依然很高。

      高端市場仍受制于人

      由于直接決定著機械裝備的性能、水平和可靠性，齒輪的制造水平，被認為反映著一個時代機械制造的總體水平。

   “近年來，齒輪行業為主機配套的能力大幅提升。”會上，中國機械通用零部件工業協會齒輪分會副會長兼秘書長、全國齒輪標準化技術委員會主任委員王長路介紹說，“目前，我國百萬千瓦級核電的循環水泵齒輪箱經過攻關已完全替代進口，1~5兆瓦風電齒輪箱也已完全自主配套并實現了批量出口。”

   作為通用零部件行業中規模*大的子行業，相較57.18億美元的出口額，2015年我國齒輪產業進口額高達129.74億美元，盡管同比有所下降，但在整個零部件行業中占比達到了75.2%。

   而這與“中低端市場競爭激烈，產品價格太低，企業營業收入、利潤下降嚴重，虧損企業不少，高端市場多數被國外產品占據，產品銷量低，穩定性差”的齒輪產業現狀密不可分。王長路舉了個例子，我國直升機齒輪和重型卡車螺旋錐齒輪的無故障壽命分別不足國際先進水平的十分之一和五分之一。

   再比如機器人，它堪稱*典型的機電一體化裝備，技術附加值高而且應用范圍極其廣泛。其中的核心部件RV減速器，傳動性能直接影響到機器人的運動精度、重復定位精度等。

   “與通用減速器相比，RV減速器對運動精度指標的要求更加苛刻，”齒輪分會副秘書長鄧效忠在其《機器人RV減速機擺線輪精密制造技術及裝備》的發言中透露說，國外 RV減速器運動精度保持周期可以達到5萬-10萬小時，而國產的只有8000小時左右，運動精度低且精度保持性差，“這已成為制約機器人RV減速器國產化和競爭力提升的瓶頸。”

   經常被拿來比較的還有汽車變速箱齒輪——日本產品的壽命是120萬公里，而中國的指標則是80萬公里，且國產變速箱的噪音比國外同類產品至少要高3~5個分貝；還有300~350千米/小時的高鐵齒輪，國外壽命為700萬公里，而中國目前還完全依賴進口。

基礎研究斷檔二十載

   當前，工業齒輪箱正在向著高功率密度、輕量化、高可靠性的方向發展，而我國在重載齒輪箱的設計制造方面與國外先進水平差距較大：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；國家重大裝備、重大工程中配套的高端齒輪箱等國產化率仍然較低，高端齒輪進出口逆差高位運行。

 “造成上述問題的主要原因，就是國內齒輪傳動基礎研究中斷已達二十年之久，整個行業缺乏對齒輪制造基礎工藝的理論分析和試驗驗證，基礎實驗數據匱乏。”提及此事，鄭州機械研究所研究員、博導、副總工程師劉忠明不免痛心疾首。

   他告訴記者，目前在齒輪箱設計過程中，國內均是依據國標GB/T3480-1997進行的，該標準等效于國際標準ISO6336-1988。“隨著近年齒輪產品不斷朝著輕量化、長壽命、高可靠性多方向的發展，我國在齒輪傳動設計過程中缺乏基礎試驗數據的問題暴露得日益明顯，已經對我國高端齒輪產品的開發產生了嚴重的制約作用。”

   在劉忠明看來，該問題主要體現在以下兩個方面：一是國內與國外在齒輪材料的合金成份、冶煉水平以及熱處理能力等方面均存在一定的差異，套用國外齒輪材料的試驗數據進行產品開發，會產生較大的誤差；二是標準采用的是二十多年前的實驗數據，隨著近年來新材料、新工藝的不斷出現，急需符合當前齒輪制造水平的實驗數據。

   “國外進口的齒輪產品按照我們的國標算，都不滿足常規要求，這充分說明我們齒輪設計所依靠的技術資料已經很落后了，”鄧效忠對此也很有感慨，由于缺乏基礎數據，我們的齒輪設計甚至比制造更為落后！

   也正是基于此，近年來鄭州機械研究所牽頭組織了三峽升船機齒條感應淬火殘余應力控制及性能評價技術研究、滲碳淬火齒輪疲勞強度試驗技術研究，以及齒輪硬化層*佳深度分析及應用技術研究等幾項基礎性的研究。

   在研討會上，劉忠明向幾百家參會代表介紹了這幾項基礎研究的*新進展。其中，在鄭州機械研究所、中國第二重型機械集團公司、機械科學研究院、上海交通大學及河南工業大學等的參與下，“三峽升船機齒條感應淬火殘余應力控制及性能評價技術研究”，已取得了大模數齒輪齒條試驗裝備研發、試驗測試技術，以及大模數齒條可靠性分析技術等不少研究成果，并申請了16項專利，發表了35篇論文，制定了9項規范，還培養了一大批學生等。

   “在鄭州機械研究所的主持下，包括河南大學在內的幾所學校一起申報了國家的公共技術平臺，為全行業提供齒輪設計或制造的基礎平臺，后續還要做云計算平臺等，”鄧效忠在會上透露說，“大量基礎數據的積累，對我國從齒輪大國邁向齒輪強國有重要意義。”

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