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通訊:液壓傳動的技術創新

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中新網湖北新聞1月13日電題:液壓傳動的技術創新  ——記國家技術發明二等獎獲得者陳奎生教授及其團隊  作者:李易誠  1月10日上午,從北京傳來喜訊,武漢科技大學機械學院陳奎生教授帶領的科研團隊在今年的國家科技獎勵大會上獲得國家技術發明二等獎。這是武漢科技大學7年來第15次獲得國家科技獎勵。  團隊獲獎項目為“冶金高頻液壓控制伺服元件關鍵技術及應用”。該技術將油滴的壓力能轉變成機械能,液壓式千斤

中新網湖北新聞1月13日電 題:液壓傳動的技術創新

  ——記國家技術發明二等獎獲得者陳奎生教授及其團隊

  作者:李易誠

  1月10日上午,從北京傳來喜訊,武漢科技大學機械學院陳奎生教授帶領的科研團隊在今年的國家科技獎勵大會上獲得國家技術發明二等獎。這是武漢科技大學7年來第15次獲得國家科技獎勵。

  團隊獲獎項目為“冶金高頻液壓控制伺服元件關鍵技術及應用”。該技術將油滴的壓力能轉變成機械能,液壓式千斤頂就是典型。30多年來,該團隊致力于液壓傳動與控制領域的研究,取得了重大突破。

  從零做起 揚起創新風帆

  相對于傳統的機械傳動系統,液壓傳動具有結構簡單、控制方便、傳動平穩的優點。在工農業生產中廣為應用。如今,流體傳動技術水平的高低已經成為一個國家工業發展水平的重要標志。

  我國在液壓傳動領域起步晚、發展慢,人員和設備嚴重缺失,改革開放后,隨著國家鋼鐵工業的不斷發展,傳統設備已不能滿足產能和精度需求,國外進口也一直處于被動地位,自主創新成為時代主題。

  上世紀70年代,武鋼從德國引進具有國際先進水平的一米七軋機,以解決鋼鐵企業落后局面,但是,該技術引進后,不僅后續檢測維修費用高,并且還必須送到國外進行檢測,送檢周期長。

  上世紀80年代,武漢科技大學(原武漢鋼鐵學院)在激烈競爭中,成功獲準為武鋼進口軋機設備開展檢測維修服務,并因此建了該校首個液壓實驗臺。團隊的研究不同于千斤頂、吊車臂上使用的普通液壓系統,他們要使設備達到高性能、高精度等高科技要求,難度和壓力不言而喻。

  當時,武漢科技大學在液壓傳動領域還是一窮二白,師資力量不足,更沒有可供借鑒的檢測設備,全國都面臨技術、人才、設備短缺。湛從昌教授是陳奎生的老師,也是我國最早開始此項研究的學者之一。他回憶:“當時找一臺油泵都很困難,有錢也難買到,后來是在韶鋼的倉庫中好不容易找到一臺。”

  在此背景下,項目組勇挑重擔,攻堅克難,開始了我國高水平液壓元件測試技術研究與實踐。團隊從零做起,1995年獲原冶金部科技進步二等獎,并逐步將原始的試驗臺發展成該校特色學科實驗室。

  上世紀90年代初,攀鋼與該校合作建立液壓原件檢測中心,成為我國西南地區最大的檢測基地。

  團隊一步一個腳印,先后研制出1500噸、3600噸、5000噸、10000噸動態負載下的大型伺服缸性能檢測技術,每一步他們都刷新著記錄。現在,該技術已經為武鋼、攀鋼等企業建立了7個液壓試驗中心。在全國8套同類型檢測設備中,團隊自主研制設備的占6套,打破了產品長期送國外檢驗的困局。

  三項技術 打破國外壟斷

  據陳奎生介紹,該項目有三項關鍵技術:自補償變間隙密封的大型伺服缸、抗污染電液伺服閥、萬噸級伺服缸檢測。其關鍵技術在市場中得以運用,不僅打破了國外的壟斷,也促進了整個行業的進步。

  上世紀70年代初,該校為武鋼一米七軋機建試驗臺,團隊開始接觸大型伺服液壓缸性能高精度檢測。

  伺服液壓缸是液壓傳動中實現油液壓力能轉變成機械能的核心部件,大型伺服缸性能的高精度檢測則是一個行業性難題。伺服缸帶載工作過程中活塞與缸筒間的動態摩擦力看不見摸不著,怎么準確測量?

  面對難題,團隊巧妙地把內部帶載動摩擦力轉換成外部閉式加載機架形變,再來進行測量,實現帶載動摩擦力連續自動檢測,達到國內領先水平。2007年,團隊研究的大型伺服缸在企業試用并獲得成功。

  傳統的密封圈式伺服缸,其摩擦特性嚴重影響高速和低速兩個區段的性能,自液壓技術發明以來,這種結構從未改變。提高密封性和降低摩擦力是一對矛盾,也是擺在團隊面前的一道難題。

  團隊反復試驗,發明了自補償變間隙密封技術及活塞桿減壓油膜支撐技術,屬國內首創。它解決了摩擦與泄漏的矛盾,使缸體內部動、靜摩擦之差大大減小,壽命可達往復運動2億次,頻度提高3~4倍。

  在液壓控制中,伺服閥是必不可少的元件,它能接受控制信號,輸出調制的流量和壓力,已廣泛應用于航空、航天、艦船、冶金、化工等領域。伺服閥的閥芯閥套間隙約為頭發絲直徑的1/20,油中的雜質很容易堵塞孔道,造成設備故障。每年鋼鐵企業由于相關故障處理與維護,造成的經濟損失難以估量。

  針對鋼鐵及軍工對高速、大慣量控制及抗污染的迫切要求,團隊發明的U型串級節流抗污染技術和動壓——力反饋全系統鎮定技術,提高了伺服閥動態特性及可靠性,降低了設備維修送檢的頻率和費用。

  艱苦卓絕 30年風雨兼程

  團隊歷時30年,最終結出碩果。目前為止,該團隊已經在液壓控制領域獲得11項國家發明專利和2項測控軟件著作權,承擔了伺服液壓缸試驗方法國家標準的制定,近3年創造直接經濟效益1.5億元。

  獲得國家技術發明二等獎,是對陳奎生教授團隊數十年來默默付出的肯定。

  團隊成員陳新元說:“湛從昌教授這么大歲數,每天堅持坐班領導我們搞科研,出勤率比我們還高!”湛從昌教授隨身都帶著一個小本子,有什么突現的靈感就會隨時記錄下來。

  76歲的湛從昌教授總結團隊的成功經驗:堅持在黨和國家倡導的“創新驅動戰略”指導下開展工作,創新給了科研工作者動力,它不僅使師生的科研綜合水平不斷提高,也使他們能做出更多的科研成果。

  在同行眼中,這個團隊特別能吃苦,特別能戰斗。團隊成員經常與液壓油打交道,他們手上、臉上、身上常常沾滿油污。“一般皮鞋穿個兩三年不成問題,我們做實驗的話幾周鞋就壞了,因為油污使皮鞋面軟化膨脹,不耐穿是肯定的。”陳新元調侃道。

  團隊成員曾良才教授在攀鋼進行設備調試時,突發闌尾炎,疼得滿頭大汗。當地醫療條件有限,沒有護士,沒有專業醫生。做完手術,他自己從下手術臺下來走到病房,麻藥勁退去,他疼得渾身冒虛汗。

  作為負責人,陳奎生教授始終堅自己動手做實驗。有一次,對新研制的伺服閥測試實驗中,液壓油噴了他一身,滑稽的樣子逗得大伙笑岔了氣,他卻不以為然地攤攤雙手說:“又揩實驗室油了……”

  團隊有8名老師,其中4名博士生導師,還有30余名研究生。團隊中,既有陳奎生的老師,也有他的學生。團隊就如一條在科學的海洋中航行的大船,所有水手都在奮力劃漿,朝著更高更遠的目標追逐。

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