聚焦泵行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新方向:輕量化與模塊化
中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)付于武不久前表示,隨著節(jié)能減排的需要、智能化發(fā)展,汽車產(chǎn)業(yè)注定將發(fā)生顛覆性變革。輕量化和模塊化是汽車工業(yè)未來的發(fā)展趨勢(shì),先進(jìn)的輕量化材料比如鋁、復(fù)合材料、碳纖維材料等將在汽車領(lǐng)域廣泛應(yīng)用?!?050年之前,電驅(qū)動(dòng)依然無法全面取代內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng),在此期間,水泵、機(jī)油泵也將面對(duì)輕量化、模塊化發(fā)展的挑戰(zhàn)?!?br />
要引領(lǐng)內(nèi)燃機(jī)行業(yè)水泵和機(jī)油泵行業(yè)的潮流,準(zhǔn)確把握泵技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是基本功。泵技術(shù)的發(fā)展一如其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一樣,是由市場(chǎng)需求的推動(dòng)取得的。如今,在以環(huán)保、電子等領(lǐng)域高科技發(fā)展及世界可持續(xù)發(fā)展為主所產(chǎn)生的巨大需求的大背景下,對(duì)于包括泵行業(yè)在內(nèi)的許多行業(yè)或領(lǐng)域都帶來了技術(shù)的飛速變革和發(fā)展。
節(jié)能減排需要技術(shù)創(chuàng)新
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,泵類產(chǎn)品必將向智能化方向發(fā)展,能夠?qū)毫?、流量、溫度和振?dòng)等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè);能夠?qū)Ρ玫妮S、軸承和密封狀況進(jìn)行評(píng)估;能夠?qū)收系脑蜻M(jìn)行診斷等。磁力泵、隔膜泵行業(yè)的技術(shù)發(fā)展將集中體現(xiàn)在設(shè)計(jì)電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)、改善驅(qū)動(dòng)裝置和尋求新的材料等方面。
理論與設(shè)計(jì)方法的科學(xué)化很有必要。因此必須加強(qiáng)泵的基礎(chǔ)理論研究,注重交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科、新興學(xué)科的相互滲透。理論研究的重點(diǎn)是:泵內(nèi)部流動(dòng)的測(cè)量、數(shù)值模擬及性能預(yù)測(cè);一元黏性流動(dòng)的數(shù)值計(jì)算;多相流動(dòng)的理論與應(yīng)用;泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)的多樣化。
生產(chǎn)和制造的高技術(shù)化是產(chǎn)品價(jià)廉物美的根本保證。通過利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù),不僅保證了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量,而且縮短了設(shè)計(jì)周期,大大提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力,實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)方案的最優(yōu)化,確保了產(chǎn)品的可靠性。同時(shí),計(jì)算機(jī)制造集成系統(tǒng)(CIMS)和虛擬技術(shù)的應(yīng)用,大大地縮短了泵產(chǎn)品的生產(chǎn)周期,保證了產(chǎn)品的性能。
模塊化泵技術(shù)是泵業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。在模塊化泵系列中,只需要少數(shù)幾個(gè)零件就可以構(gòu)成整個(gè)泵系列,從而可以降低生產(chǎn)成本,縮短交貨時(shí)間,減少零部件和備存的庫(kù)存,而個(gè)性化的發(fā)展則要求產(chǎn)品逐漸趨向于朝多品種、小批量的方向發(fā)展。
近年來,各種新材料的開發(fā)和應(yīng)用是推動(dòng)泵技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要因素。泵的零部件采用了各種各樣的新材料,所帶來的好處主要是延長(zhǎng)了泵在腐蝕性介質(zhì)中的使用壽命和可靠性,并擴(kuò)展了泵的使用范圍。同時(shí),涂覆技術(shù)和材料的表面處理技術(shù)在改善泵的流動(dòng)特性和耐腐蝕性方面變得日益重要,具有廣闊的應(yīng)用前景。
傳統(tǒng)制造與信息技術(shù)結(jié)合
進(jìn)入信息時(shí)代的今天,泵的設(shè)計(jì)人員早已經(jīng)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)(如CAD的利用),大大提高了設(shè)計(jì)本身的速度,縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的周期。而在生產(chǎn)為主的制造當(dāng)中,以數(shù)控技術(shù)CAM為代表的制造技術(shù)業(yè)已深入到泵的生產(chǎn)當(dāng)中。但是,從日前國(guó)內(nèi)的情況看,數(shù)控技術(shù)CAM主要應(yīng)用在批量產(chǎn)品的生產(chǎn)上。對(duì)于單件或小批的生產(chǎn),目前CAM技術(shù)尚未在泵行業(yè)當(dāng)中普遍實(shí)施,單件小批的生產(chǎn)仍舊以傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備為主。
由于市場(chǎng)要求生產(chǎn)廠商的貨期盡可能縮短,尤其對(duì)于特殊產(chǎn)品(針對(duì)用戶要求生產(chǎn)的產(chǎn)品)供貨周期縮短,必然要求泵的生產(chǎn)企業(yè)加速利用CAM技術(shù)甚至是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)、柔性制造(FMC和FMS)對(duì)從設(shè)計(jì)到制造模具、零件加工等各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)一致處理,保證一旦設(shè)計(jì)完成,產(chǎn)品零部件的加工也趨于同期完成,以確??s短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。
與此同時(shí),除利用計(jì)算機(jī)制圖外還將在計(jì)算機(jī)這個(gè)載體上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的強(qiáng)度分析、可靠性預(yù)估和三維立體設(shè)計(jì),將原來需要在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)和解決的工藝問題、局部結(jié)構(gòu)問題及裝配性問題等方面提至生產(chǎn)前進(jìn)行防范,縮短產(chǎn)品的試制期。
在產(chǎn)品出現(xiàn)多元化的同時(shí),泵作為通用產(chǎn)品,總體總量依舊巨大。在市場(chǎng)中,除出現(xiàn)技術(shù)性競(jìng)爭(zhēng)外,產(chǎn)品的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)尤其是通用化產(chǎn)品的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)是必然趨勢(shì)。在產(chǎn)品出現(xiàn)多元化的趨勢(shì)下,要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),提高產(chǎn)品零部件的標(biāo)準(zhǔn)化程度,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品零部件的模塊化是必須的。在眾多零部件實(shí)現(xiàn)模塊化后,通過不同模塊的組合或改變個(gè)別零件的特性,以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多元化。同時(shí),只有當(dāng)零部件標(biāo)準(zhǔn)化程度提高后才有可能基于產(chǎn)品的多元化基礎(chǔ)上實(shí)際規(guī)?;牧悴考a(chǎn),用以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和形成產(chǎn)品的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),也可以在產(chǎn)品多元化的基礎(chǔ)上進(jìn)一步地縮短產(chǎn)品的交貨周期。
所謂泵的內(nèi)在特性是指包括產(chǎn)品性能、零部件質(zhì)量、整機(jī)裝配質(zhì)量、外觀質(zhì)量等在內(nèi)的產(chǎn)品固有特性,或者簡(jiǎn)稱之為品質(zhì)。在這一點(diǎn)上,是目前許多泵生產(chǎn)廠商所關(guān)注的,也是努力再提高、改進(jìn)的方面。而實(shí)際上,我們可以發(fā)現(xiàn),有許多的產(chǎn)品在工廠檢測(cè)符合發(fā)至使用單位運(yùn)行后,往往達(dá)不到工廠出廠檢測(cè)的效果,發(fā)生諸如過載、噪聲增大、使用達(dá)不到要求、壽命降低等方面的問題;而泵在實(shí)際當(dāng)中所處的運(yùn)行點(diǎn)或運(yùn)行特征,我們稱之為泵的外在特性或系統(tǒng)特性。
技術(shù)人員在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí),為提高某一產(chǎn)品的百分之一效率常?;ㄙM(fèi)不少心思;而泵運(yùn)行如果偏離設(shè)計(jì)的高效點(diǎn),實(shí)際運(yùn)行的效率遠(yuǎn)不止降低百分之一?,F(xiàn)在,泵生產(chǎn)廠家同時(shí)為用戶配套包括變頻在內(nèi)的控制設(shè)備及成套設(shè)備,實(shí)際上已介入到泵的外在特性的追求上了。在此基礎(chǔ)上,再關(guān)注泵的集中控制系統(tǒng),提高整個(gè)泵及泵站運(yùn)行效率,則是在泵的外在特性的追求上更上一層樓。
從銷售角度看,推銷產(chǎn)品即是在推銷泵的內(nèi)在特性;而關(guān)注泵的外在特性則是生產(chǎn)廠商不僅是推銷產(chǎn)品,更是在推銷泵站(成套項(xiàng)目)。從使用角度看,好的產(chǎn)品必定是適合運(yùn)行環(huán)境的產(chǎn)品而非出廠檢測(cè)判別的產(chǎn)品。
正如科學(xué)技術(shù)的發(fā)展一樣,現(xiàn)階段科技領(lǐng)域中交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科越來越豐富,跨學(xué)科的共同研究是十分普遍的事情,作為泵產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展亦是如此。以屏蔽式泵為例,取消泵的軸封問題,必須從電機(jī)結(jié)構(gòu)開始,僅局限于泵本身是沒有辦法實(shí)現(xiàn)的,解決泵的噪聲問題,除解決泵的流態(tài)和振動(dòng)外,同時(shí)需要解決電機(jī)風(fēng)葉的噪聲和電磁場(chǎng)的噪聲;提高潛水泵的可靠性,必須在潛水電機(jī)內(nèi)加設(shè)諸如泄漏保護(hù)、過載保護(hù)等措施;提高泵的運(yùn)行效率,需借助于控制技術(shù)的運(yùn)用等等。這些無一不說明要發(fā)展泵技術(shù)水平,必須從配套的電機(jī)、控制技術(shù)等方面同時(shí)著手,綜合考慮,最大限度地提升機(jī)電一體化綜合水平。
過去的十多年來,新材料和新工藝的運(yùn)用是推動(dòng)泵技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要的因素。泵用材料從鑄鐵到特種金屬合金,從橡膠制品、陶瓷等典型非金屬材料到工程塑料,在解決泵的耐腐蝕、耐磨損、耐高溫等環(huán)境上都發(fā)揮了突出的作用。同時(shí)新工藝的運(yùn)用,又更好地使新材料運(yùn)用到泵的零部件乃至整個(gè)泵當(dāng)中。如國(guó)外有些廠商已設(shè)計(jì)并推出了全部采用工程塑料制成的泵。比用一般金屬材料生產(chǎn)的泵在強(qiáng)度上毫不遜色,在耐蝕耐磨上更勝一籌。又比如利用新的表面涂覆技術(shù)和表面處理技術(shù),同樣可解決泵的抗蝕和抗磨問題。隨著新材料的進(jìn)一步發(fā)展和新工藝的深入運(yùn)用,在泵領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用將更加廣泛。