我國(guó)工業(yè)齒輪技術(shù)的20年

深度觀察：“以超帶趕”新思維

GM記者 胡志強(qiáng)

編者按： 在 2005變速傳動(dòng)技術(shù)研討會(huì)上，來(lái)自南京高精齒輪股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱南高齒）的副總工程師李釗剛先生做了《我國(guó)工業(yè)齒輪技術(shù)的20年》的報(bào)告，引起了強(qiáng)烈的反響。他提出中國(guó)企業(yè)新的發(fā)展思路：“幾十年來(lái)國(guó)內(nèi)企業(yè)努力追趕世界先進(jìn)水平，而一直趕不上，原因就在“趕”字上，“趕”造成的結(jié)果是永遠(yuǎn)跟在人家身后。要趕上，必須在某一方面先超過(guò)�；�于這個(gè)理念，經(jīng)過(guò)一定的技術(shù)沉積之后，必須邁出一大步超出，以超出保證達(dá)到世界同步水平。”下面，本刊記者將整理的報(bào)告內(nèi)容介紹給讀者，希望能給您提供發(fā)展的思路。

一、 工業(yè)齒輪技術(shù)發(fā)展

20 世紀(jì) 70 年代以來(lái)，世界齒輪技術(shù)有了很大的發(fā)展，發(fā)展中最引人注目的是硬齒面技術(shù)、功率分支技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)。 80 年代末，國(guó)外硬齒面技術(shù)日趨成熟，采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件滲碳淬火磨齒的硬面齒輪為承載能力是中硬齒面調(diào)質(zhì)齒輪的 4 倍，是軟齒面齒輪的 5 ～ 6 倍。一個(gè)中等規(guī)格的硬齒面減速機(jī)的重量?jī)H為傳遞同樣功率的調(diào)質(zhì)齒輪減速機(jī)的 1/3 左右。

中國(guó)工業(yè)齒輪技術(shù)的蓬勃發(fā)展也集中在 80 年代到現(xiàn)在這 20 多年間。 70 年代末，中國(guó)的改革開(kāi)放政策使國(guó)內(nèi)企業(yè)相繼引進(jìn)了許多大型成套項(xiàng)目，使我國(guó)的齒輪界開(kāi)始接觸國(guó)外先進(jìn)的齒輪傳動(dòng)裝置。如武鋼 1 700mm 軋機(jī)中的通用和軋鋼機(jī)減速機(jī)；英國(guó) 23 000kW 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷齒輪箱； 30 萬(wàn) t/a 合成氨中的高速齒輪裝置。進(jìn)入 80 年代，中國(guó)從國(guó)外引進(jìn)了多項(xiàng)齒輪技術(shù)，如由南高齒和鄭州機(jī)械研究所（以下簡(jiǎn)稱鄭機(jī)所）等 4 單位聯(lián)合美國(guó)費(fèi)城齒輪公司引進(jìn)全套高速重載齒輪設(shè)計(jì)制造技術(shù)。此后，南高齒和鄭機(jī)所聯(lián)合對(duì)齒輪的彈性變形和熱變形修形等高速重載齒輪的共性技術(shù)開(kāi)展了專題研究。通過(guò)這兩項(xiàng)工作，使中國(guó)的高速重載齒輪技術(shù)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，有了較完整的理論，有了設(shè)計(jì)制造規(guī)范，有了系列產(chǎn)品。 80 年代末，中國(guó)工業(yè)齒輪行業(yè)就真正跨入了能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)、制造高速重載齒輪傳動(dòng)設(shè)備的階段。

在中國(guó)齒輪工業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，水泥磨的傳動(dòng)設(shè)備是低速重載齒輪技術(shù)兩大難題之一。中心傳動(dòng)水泥磨主減速機(jī)是典型的功率分支結(jié)構(gòu)。 80 年代，中國(guó)水泥企業(yè)曾經(jīng)采用丹麥?zhǔn)访芩沟妮敵龃簖X輪懸浮式和日本川崎彈性軸式兩種均載方式。經(jīng)過(guò)齒輪傳動(dòng)專家的探討、比較，最終采用了更簡(jiǎn)單可靠的彈性軸式均載，最大功率已達(dá) 4 000kW 。目前，中國(guó)的大功率水泥磨減速機(jī)裝置基本實(shí)現(xiàn)了全部國(guó)產(chǎn)化。

除了水泥磨的傳動(dòng)齒輪箱，軋鋼齒輪箱是低速重載齒輪技術(shù)的另外一個(gè)大難題。 90 年代后，中國(guó)以市場(chǎng)換技術(shù)的政策，提出“聯(lián)合設(shè)計(jì)，合作除了水泥磨的傳動(dòng)齒輪箱，軋鋼齒輪箱是低速重載齒輪技術(shù)的另外一個(gè)大難題。 90 年代后，中國(guó)以市場(chǎng)換技術(shù)的政策，提出“聯(lián)合設(shè)計(jì)，合作制造”等方式同外方合作，在重大項(xiàng)目上更多采用德、日等國(guó)公司提供技術(shù)，國(guó)內(nèi)廠家制造，外方監(jiān)制。這樣促進(jìn)了中國(guó)工業(yè)齒輪行業(yè)在技術(shù)、管理水平和質(zhì)量控制方面大幅提高。

此外，當(dāng)今工業(yè)齒輪技術(shù)發(fā)展日趨成熟，這還表現(xiàn)在：①理論研究（如強(qiáng)度計(jì)算、修形計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)等現(xiàn)代方法的應(yīng)用、新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用等）更完善、更接近實(shí)際。②普遍采用各種優(yōu)質(zhì)合金鍛件，提高材料和熱處理質(zhì)量控制水平。③結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更合理。④加工精度普遍提高到 ISO 的 4 ～ 6 級(jí)。⑤提高軸承質(zhì)量和壽命。⑥提高潤(rùn)滑油質(zhì)量。⑦提高加工裝備和監(jiān)測(cè)手段。

二、 通用齒輪減速機(jī)市場(chǎng)

在各類減速機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，通用減速機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)無(wú)疑是最激烈的。競(jìng)爭(zhēng)促進(jìn)了技術(shù)的不斷發(fā)展和性價(jià)比的提高，使得當(dāng)今的通用減速機(jī)已成為最能夠體現(xiàn)齒輪技術(shù)水平的一類產(chǎn)品。以承載能力為例，國(guó)際一流的硬齒面減速機(jī)的齒面載荷系數(shù) K 值已經(jīng)由 20 世紀(jì) 80 年代不到 6MPa 提高到現(xiàn)在的 16MPa ，此值遠(yuǎn)高于大多專業(yè)減速機(jī)的載荷水平。

80 年代，僅有德國(guó)弗蘭德等少數(shù)國(guó)外公司進(jìn)入了中國(guó)市場(chǎng)，雖然它們?cè)诩夹g(shù)上占有優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于迅猛發(fā)展起來(lái)的中國(guó)硬齒面減速機(jī)行業(yè)來(lái)說(shuō)，尚構(gòu)不成太大的威脅。 90 年代，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的到來(lái)，國(guó)外公司開(kāi)始大舉搶占中國(guó)市場(chǎng)，僅天津就有德國(guó) SEW 、德國(guó)弗蘭德、日本住友等多家國(guó)外公司獨(dú)資辦廠。這些公司不僅是全球經(jīng)營(yíng)，而且是全球制造。它們憑借裝備、技術(shù)、資金和生產(chǎn)規(guī)模的優(yōu)勢(shì)同國(guó)內(nèi)企業(yè)展開(kāi)了激烈競(jìng)爭(zhēng)，并很輕易就占有了優(yōu)勢(shì)。到 90 年代末，中國(guó)工業(yè)齒輪行業(yè)雖然在中低檔通用減速機(jī)市場(chǎng)具有充足的生產(chǎn)能力和競(jìng)爭(zhēng)力，但是在高檔減速機(jī)市場(chǎng)卻是多年空缺，這一市場(chǎng)已經(jīng)完全被國(guó)外壟斷。

在技術(shù)上， 90 年代國(guó)外的產(chǎn)品普遍經(jīng)歷了一次新的更新?lián)Q代，使得承載能力又有大幅提高，模塊化設(shè)計(jì)程度更高，更容易實(shí)現(xiàn)零件的批量化生產(chǎn)，并進(jìn)一步采取降噪措施，進(jìn)一步改進(jìn)了密封和外觀，許多減速機(jī)都像工藝品一樣漂亮。相比之下，國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品已是 10 多年不變，只相當(dāng)于國(guó)外七八十年代的水平，不但在產(chǎn)品性能上又拉大了差距，而且也失去了價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)�？梢哉f(shuō)，從 1995 年開(kāi)始，中國(guó)的硬齒面通用減速機(jī)就沒(méi)有能與國(guó)外相抗衡的產(chǎn)品，眼看著中國(guó)需求的高檔通用減速機(jī)的市場(chǎng)基本上已全被國(guó)外公司一個(gè)一個(gè)地占去，中國(guó)的通用減速機(jī)行業(yè)已面臨嚴(yán)重的危機(jī)。

如何應(yīng)對(duì)國(guó)外企業(yè)的挑戰(zhàn)，出路在哪里，中國(guó)的企業(yè)曾經(jīng)有過(guò)困惑和彷徨。但是，那些經(jīng)歷過(guò)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)大潮洗禮過(guò)的國(guó)內(nèi)企業(yè)正在走向成熟，它們一直在注視著國(guó)內(nèi)外齒輪技術(shù)發(fā)展的動(dòng)態(tài)，努力創(chuàng)新，不斷開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)艱苦創(chuàng)業(yè)，這其中的許多企業(yè)正在成為新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和科研的主力軍。

三、 “以超代趕”新思維

從 80 年代初到現(xiàn)在，中國(guó)工業(yè)齒輪的發(fā)展經(jīng)歷了不平凡的 20 年。硬齒面技術(shù)從無(wú)到有，然后迅猛發(fā)展，并成為中國(guó)齒輪技術(shù)發(fā)展的主趨勢(shì)，只要中國(guó)企業(yè)認(rèn)真去學(xué)習(xí)、研究，吸取眾家之長(zhǎng)，針對(duì)不足解決、完善，結(jié)合國(guó)情賦予產(chǎn)品新的特點(diǎn)，就一定能開(kāi)發(fā)出能與國(guó)外媲美的產(chǎn)品。多年的實(shí)際證明，中國(guó)企業(yè)產(chǎn)品比國(guó)外產(chǎn)品差的根本原因，不在技術(shù)差，也不在裝備差，而在于以下 3 方面。

（ 1 ） 短期行為，觀念落后，設(shè)計(jì)思想落后，制造質(zhì)量意識(shí)陳舊。

（ 2 ） 管理水平差距，造成質(zhì)量控制漏洞多，產(chǎn)品質(zhì)量難以穩(wěn)定在一個(gè)高的水平上。

（ 3 ） 國(guó)家或行業(yè)制訂和推行的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)更新慢，不能適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的需求。

目前，中國(guó)的工業(yè)齒輪減速機(jī)行業(yè)正面臨空前未有的大好發(fā)展形勢(shì)與機(jī)遇，中國(guó)強(qiáng)大的市場(chǎng)后盾和成本優(yōu)勢(shì)是企業(yè)的先天優(yōu)勢(shì)；中國(guó)的崛起正在使世界制造業(yè)向中國(guó)轉(zhuǎn)移，這對(duì)工業(yè)齒輪行業(yè)來(lái)說(shuō)是挑戰(zhàn)，更是機(jī)遇。和國(guó)外知名企業(yè)在同一個(gè)舞臺(tái)上展示，更有利于使中國(guó)企業(yè)國(guó)際化。把握機(jī)遇，把握企業(yè)定位，每一個(gè)企業(yè)都應(yīng)該找準(zhǔn)自己的位置。在這個(gè)過(guò)程中，一定會(huì)造就成一批國(guó)際化的企業(yè)，也一定會(huì)打造出一批擁有國(guó)際化品牌的產(chǎn)品。

“要與狼共舞，不被吃掉，自己就要變成狼。”海爾張瑞敏的這句名言值得深思。國(guó)內(nèi)企業(yè)向國(guó)外學(xué)習(xí)了 20 多年，競(jìng)爭(zhēng)了 20 多年，也終于悟出了一個(gè)為什么“幾十年來(lái)國(guó)內(nèi)企業(yè)努力追趕世界先進(jìn)水平，而一直趕不上，原因就在“趕”字上，造成的結(jié)果是永遠(yuǎn)跟在人家身后面。要趕上，必須在某一方面先超過(guò)。基于這個(gè)理念，經(jīng)過(guò)一定的技術(shù)沉積之后，必須邁出一大步超出，以超出保證達(dá)到世界同步水平。

中國(guó)的工業(yè)齒輪技術(shù)總體上仍與國(guó)外先進(jìn)水平有較大差距，要達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，尚需多年努力，任重道遠(yuǎn)。當(dāng)前，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)大潮的沖擊中，總會(huì)出現(xiàn)一些負(fù)面的東西，有兩點(diǎn)非常值得業(yè)內(nèi)人士警惕。

（ 1 ） 在世界制造業(yè)向中國(guó)轉(zhuǎn)移過(guò)程中，要謹(jǐn)防垃圾工廠的轉(zhuǎn)移；做翻牌的生意不應(yīng)成為企業(yè)的最終倚靠點(diǎn)。

（ 2 ） 盲目投資，超越需求地增加齒輪加工設(shè)備的能力，只會(huì)引起低價(jià)位的惡性競(jìng)爭(zhēng)，與齒輪業(yè)的良性發(fā)展不利，到頭來(lái)最大的輸家往往還是決策失誤者自己。

四、南高齒發(fā)展軌跡

“一個(gè)成功企業(yè)的卓越之處在于使自身始終置于上升通道，并把每一次機(jī)遇化作前行的基石。” 這就是南高齒發(fā)展的原動(dòng)力。在市場(chǎng)大潮的洗禮中，南高齒也是從痛苦掙扎的階段中奮力突圍的。 90 年代的南高齒處在夾縫中求生存的境地，不進(jìn)則退，迫使企業(yè)更新觀念，逐步確立了開(kāi)發(fā)世界上一流產(chǎn)品，誓與國(guó)外比高低的決心和信心。南高齒 1986 年設(shè)計(jì)了 MS6001B 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組 42 900kW 負(fù)荷齒輪箱， 1989 年制造成功后提高到 44 000kW 。此后，南高齒設(shè)計(jì)制造的產(chǎn)品最高轉(zhuǎn)速達(dá) 67 000r/min ，圓周速度達(dá) 170m/s 。

90 年代初，南高齒為上鋼五廠成功設(shè)計(jì)制造 l30 萬(wàn) t/a 棒材軋機(jī)齒輪箱拉開(kāi)了軋鋼機(jī)齒輪箱國(guó)產(chǎn)化的序幕；為武鋼二熱軋制造了直徑 3m 多幅板焊接結(jié)構(gòu)的滲碳淬火齒輪。該項(xiàng)目是世界第三大熱軋項(xiàng)目，其中的難度和風(fēng)險(xiǎn)令一些發(fā)達(dá)國(guó)家的制造商望而卻步，南高齒完成該項(xiàng)目，成為世界第三家能夠制造這么大減速機(jī)的企業(yè)。

進(jìn)入 21 世紀(jì)，為了迎接國(guó)外市場(chǎng)的挑戰(zhàn)，在 1993 年南高齒完成了 YNK 減速機(jī)的開(kāi)發(fā)和推廣后，經(jīng)過(guò) 8 年艱苦的努力，在中硬齒輪減速機(jī)領(lǐng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)新突破，開(kāi)發(fā)出上規(guī)模、上檔次、高技術(shù)附加值的 DNK 、 DQJ 、 DZQ 系列通用和起重機(jī)用點(diǎn)線嚙合齒輪減速機(jī)，把點(diǎn)線嚙合齒輪的科技成果轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力；在硬齒面齒輪減速機(jī)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)出具有世界一流水平可與國(guó)外任何公司的產(chǎn)品相抗衡的 PR 系列模塊式齒輪減速機(jī)。在 8 年的 PR 減速機(jī)研制中，曾用了 3 年多時(shí)間作了 10 多臺(tái)樣機(jī)的疲勞壽命試驗(yàn)；從樣機(jī)到最后定型，減速機(jī)的外形已經(jīng)過(guò) 3 次大的改型；并完成“ PR2000 ”用戶選型專家系統(tǒng)編制，為用戶方便、正確、合理地選型提供好幫手。 PR 減速機(jī)具有完全自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，水平不比任何企業(yè)差，因此，可以自豪地稱其為“中國(guó)自己的重載齒輪減速機(jī)”。 PR 減速機(jī)的問(wèn)世，意味著無(wú)力抗衡國(guó)外挑戰(zhàn)的局面結(jié)束。

PR 減速機(jī)經(jīng)過(guò) 4 年多的生產(chǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)穩(wěn)定過(guò)了技術(shù)關(guān)和質(zhì)量關(guān)，有上千臺(tái)覆蓋全系列的大、中、小不同類型的產(chǎn)品在冶金、礦山、碼頭、煤礦、化工、造紙、發(fā)電和起重機(jī)運(yùn)輸?shù)仍S多工業(yè)部門成功地運(yùn)行使用。

◎鏈接：南京高精齒輪股份有限公司

南高齒是國(guó)家機(jī)械工業(yè)的大型企業(yè)，專業(yè)研制設(shè)計(jì)生產(chǎn)各類高速、重載、精密、硬齒面齒輪箱及鼓形齒聯(lián)軸器，產(chǎn)品廣泛用于發(fā)電、冶金、礦山、建材、造船、石油化工、航空航天、起重運(yùn)輸、輕紡造紙、通用機(jī)械以及國(guó)防科研等領(lǐng)域。