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液压系统行业发展趋势及面临的机遇挑战壁垒构成

发布日期:2022-08-04

1、液压系统基本概念

液压系统是根据流体力学中的帕斯卡原理,以液体为工作介质,以液体内部压力能进行动力(或能量)传递、转换与控制的传动系统,液压系统是控制机械设备完成各种动作的关键,其技术水平和产品性能将直接影响机械设备的自动化程度和工作可靠性。

液压系统一般由五个部分组成,包括动力元件、控制元件、执行元件、辅助元件和工作介质。

液压系统工作原理一般为:原动机驱动液压泵工作,液压泵将液压油泵入液压管路,液压阀通过控制液压油的流速和压强,从而调节液压油缸的往复运动速度和方向。

相比机械传动和电力传动,液压系统具有不可替代的优势:(1)同等功率下,液压系统装置容量大、体积小、质量小。例如,输出同样功率,液压马达的质量仅是电动机质量的 10%-20%,而且还能传递较大的力或转矩;(2)易于实现大传动比传动,调速范围较大,能方便地在运行中实现无级调速,同时低速性能好;(3)易于实现回转、往复直线运动,系统便于布置;(4)系统控制、调节比较简单,易于实现机械自动化;(5)操作简单,工作平稳,反应快、冲击小,易于频繁、快速转向和启动;(6)工作安全可靠,液压系统超载时,易于实现过载保护;(7)液压传动以油液作为工作介质,元件可自行润滑,保养方便。

基于上述优点,液压系统广泛应用于各行业的各类主机产品和技术装备,如工程机械、矿山机械、港口机械、农业机械、冶金机械、汽车工业、机床工具等领域。

2、液压行业发展趋势

(1)高端产品进口替代趋势显现

虽然我国液压行业发展迅速,但长期以来大多数液压件生产企业规模小、创新能力有限,液压产品主要集中在中低端产品,普通液压件产能大量过剩,低价位低水平产品竞争激烈。由于高端液压件的发展滞后于下游装备制造业,国内主机厂家所需高端液压件长期依赖进口。近年来,随着行业的发展和企业的技术革新,国内液压件制造厂商技术工艺陆续取得突破,产品性能得以提升。液压行业中的部分优质企业已经凭借产品的高性价比和地域优势,逐渐破除国内主机厂对国际品牌的依赖,不断扩大市场份额。2020 年新冠疫情爆发,国际贸易在一定程度上受阻,国内主机厂商积极寻找国内企业进行配套,促进了进口替代的进程,为国内液压件厂商提供了新的机遇。

(2)液压技术与高新技术成果结合

近年来,液压技术与计算机信息技术、微电子技术、自动控制技术等新技术的融合,促进了液压系统和元件发展水平的提升。短期内,液压技术发生突破性变化的可能性较低,但液压技术将持续改进,具体表现为:液压元件小型化、轻量化、模块化;生产工艺绿色化;液压系统一体化和集成化。

(1)产品小型化、轻量化和模块化

小型化、轻量化和模块化是整个液压行业的必然趋势。通过对元件布局和结构的重新设计实现小型化,小型化的液压元件有利于提高液压系统的响应速度。通过材料的选择以及技术的更新可以实现液压元件的轻量化,轻量化的液压元件可以减少下游机器设备的能耗、延长使用寿命,提升生产效率。液压产品模块化是指将以往由多个零部件分别实现的功能,集成在一个模块中,实现单个模块替代多个零部件的技术手段。液压产品的模块化可以提升组装效率,提升液压产品的密封性。

(2)生产工艺绿色化

液压元件及零部件在制造过程中的工艺污染、产品的振动噪声、材料损耗、介质泄漏等问题一直是我国液压行业面临的重要挑战。将来需要把绿色制造技术应用到产品的设计、工艺、制造、使用和回收利用的全生命周期过程中。通过结构优化技术和主动控制原理来降低液压产品和系统的振动和噪音;逐步淘汰危害环境的加工制造工艺,采用环保型工艺制造方法和设备,提高制造过程中资源和能源利用率;开发新型减少摩擦、降低液压元件使用损耗的材料提升材料利用率;通过开发液压管道连接技术,研发新型密封材料,优化密封结构和精加工工艺,提高产品密封性能,减少介质泄漏和污染;开发流体介质的回收处理和再利用工艺,发展专用的液压元件拆解、回收、再制造工艺,提高产品可回收性。

(3)液压系统一体化和集成化

液压系统一体化和集成化可实现液压系统的柔性化和智能化,充分发挥液压系统传动出力大、惯性小、响应快等优点。随着新能源技术及装备智能化的发展,终端应用要求液压传动技术与电控技术有效结合,改变传统的控制形式,提升系统响应性能。行业需突破传统的束缚,推进智能、集成系统的研发,满足未来我国市场对液压产品的需求。液压系统一体化和集成化是液压行业未来的发展方向。

3、面临的机遇

(1)国家产业政策支持

近年来,国家高度重视液压行业的发展,出台了一系列鼓励发展政策。根据2015 年我国发布的《中国制造 2025》,液压件属于工业强基工程中的核心基础零部件。《中国制造 2025》明确提出,到 2025 年,70%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障,80 种标志性先进工艺得到推广应用,部分达到国际领先水平,建成较为完善的产业技术基础服务体系,逐步形成整机牵引和基础支撑协调互动的产业创新格局。《液压液力气动密封行业“十四五”发展规划纲要》中提出,到 2025 年,80%以上的液气密高端产品实现自主保障。因此高端液压件国产化需求迫切。

受上述国家政策指引,部分主机行业龙头逐步改革零部件采购体系,放开国内优质企业进入合格供应商名录,实现零部件采购本土化。随着我国主机厂商在全球份额的不断扩大,部分国内优质企业可以凭借产品研发能力、自身规模优势、稳定的产品质量把握液压行业关键零部件进口替代的发展机遇。因此,进口替代政策的推行将为行业内拥有自主研发能力的龙头企业提供更为广阔的发展空间。

(2)下游行业的发展为液压行业提供广阔的市场空间

液压元件是重要的基础工业品,下游应用领域广泛,随着我国国民经济的发展,城镇化建设的加快,产业升级与结构的调整,我国从制造大国向制造强国迈进的过程中,工程机械、汽车工业、重型机械、农业机械、海工海事、高端装备等领域都将取得稳步快速发展,为液压产品带来广阔的市场需求。

4、面临的挑战

(1)国内原材料及配套件不能满足需求

液压元件所需要的主要原材料是钢管,一方面,国产钢管大多为标准型号,其技术参数无法满足高端液压件定制化的需求;另一方面,由于我国工业基础较薄弱,除一些龙头钢铁企业的产品外,大部分国产钢管的杂质含量和性能指标与进口钢管存在差距,国产高端原材料供给不足,导致高端液压件的原材料依赖进口。因此目前,国产基础原材料及配套件的性能缺陷和国产高端原材料的供给不足,成为高端液压产品品质提升的主要制约因素。

(2)国际市场对国内液压行业认可度不足

由于国外液压行业起步较早,整体技术水平较高,目前国内液压件的高端市场大多被国际巨头占领,我国液压行业产品集中在价值链的中低端,导致目前国际主机厂商对国产液压件厂商普遍认可度较低,国产液压件厂商进入国际主流厂商的供应商体系存在障碍,参与国际竞争的难度较大。

5、行业进入壁垒

(1)研发及技术壁垒

由于不同主机乃至于同一主机的不同部位,对管道形状、尺寸的需求各不相同,因此液压件制造企业往往需要根据客户的具体需求进行个性化的设计与生产。此外,随着工业化程度的不断提高与技术的不断迭代,下游客户对液压元件的使用寿命、可靠性、稳定性等性能的要求越来越高。

而上述液压产品的研发设计、生产加工和调试检测的技术能力需要长期的经验积累才能逐步完善和成熟,该行业的新企业很难在短时间内形成稳定的工艺控制和过程控制能力,因而研发能力和生产技术水平构成了液压行业的进入壁垒。

(2)市场开拓壁垒

液压管路作为保证液压主机运转的传动装置,正如主机的血液循环系统。液压管路的好坏直接决定了主机运转的稳定性、流畅度以及寿命。因此主机厂商对于液压管路供应商会严格甄选,选择供应商时产品均需要经过严格的测试。相关产品除了需要达到审核标准,还需通过实际使用测评。因而一旦确定合作关系,主机厂商为保证自身产品质量的稳定性,不会轻易更换供应商,因此具有一定的客户粘性。一般而言,长期保持良好品牌口碑的液压件企业在获得客户订单、建立稳定合作关系方面具有较大的优势。对于新进入企业而言,很难在短期内建立市场口碑并形成品牌效应,因此液压行业存在一定的市场开拓壁垒。

(3)资金和规模壁垒

液压行业属于资本密集型行业,液压件的生产需要大规模的固定资产投入,主要包括厂房建设、设备购置等资本性投入。液压企业的生产效率和产品的性能、稳定性、使用寿命等指标很大程度上取决于生产设备的配置水平。液压产品成本构成中,原材料占比较高,其生产需要采购钢铁、铸件等原材料,生产周转需要较大金额的流动资金,这也是液压行业资金投入重要的组成部分。另外,只有具备一定规模的企业,才能形成规模效应,从而有效降低生产成本。因此,新进入者必须具备较强的资金实力和规模。

(4)人才壁垒

随着液压行业技术革新的加快,液压件的研发与生产涉及跨学科的技术和制造工艺,企业需具备高水平研发团队及技术人员,同时也需要熟练掌握生产技术的技术工人和经验丰富的检验人员,以保证研发的持续性、制造水平的先进性和产品质量的稳定性。而目前国内高端液压件的专业人才较为缺乏,通过企业自身培养建立专业结构合理的人才队伍,需经过不断的技术积累与市场沉淀。新进入者很难在短期内配置专业的人才团队。因此,液压行业对于新进者有一定的人才壁垒。

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