我国首套盾构机用超大直径主轴承研制成功

  本报北京12月15日电（记者齐芳、刘勇）能够穿山越岭、过江跨海的盾构机是国民经济建设的重大装备，但超大型盾构机的核心部件主轴承却依赖进口。如今，“卡脖子”的最后一关终于被攻克——超大型盾构机用直径8米主轴承研制成功！

  该主轴承的研发由中国科学院金属研究所李殿中研究员、李依依院士团队牵头攻关，是目前我国制造的首台套直径最大、单重最大的盾构机用主轴承，净重为41吨，将安装在直径16米级的超大型盾构机上，用于隧道工程挖掘。

  经国家轴承质量检验检测中心检测和专家组评审，认为该主轴承各项技术性能指标与进口同类主轴承相当，满足超大型盾构机装机应用需求。而主轴承的研制成功，也标志着我国已掌握盾构机主轴承的自主设计、材料制备、精密加工、安装调试和检测评价等集成技术。

  李殿中介绍，主轴承是盾构机刀盘驱动系统的核心关键部件——盾构机掘进过程中，主轴承“手持”刀盘旋转切削掌子面并为刀盘提供旋转支撑。“直径8米的主轴承在运转过程中要承受很大的力，例如其承载的最大轴向力就可达到105千牛，相当于轴向受到2500头成年亚洲象重力的作用。而大型盾构机在掘进过程中只能前进不能倒退，需要高可靠性，对材料、设计、加工、润滑脂等方面都提出了很高要求。”

  为了啃下这块“硬骨头”，中国科学院于2020年启动了“高端轴承自主可控制造”战略性先导科技专项，中国科学院金属研究所、中国科学院兰州化学物理研究所等7家院内科研单位组成建制化团队，联合中国交通建设集团有限公司的中交天和机械设备制造有限公司、洛阳新强联回转支承股份有限公司等20余家单位进行协同攻关，由制造材料入手，攻克了加工精度和设计等难关，打通了全流程技术链条，先后解决了主轴承材料制备、精密加工、成套设计中的12项核心关键技术问题。

  在材料研发中，研究团队开发出“低氧稀土钢”关键技术，让主轴承载重能力更强、更有韧性、更加稳定，不仅在基础研究层面清楚了其机制，而且还在实际应用中有效解决了浇口严重堵塞及加入稀土性能不稳定等问题，并牵头制定了多项稀土钢标准。李殿中说：“目前由相关合作企业生产的稀土轴承钢综合力学性能优异，好于进口产品。”

  在加工和设计方面，盾构机主轴承技术总师胡小强研究员带队深入生产一线，联合骨干企业成功攻克了主轴承高精度加工和精度保持性难题，研制出直径100毫米以上的一级滚子，使我国轴承行业突破了一级大型滚子精密加工技术。目前，研究团队与洛阳新强联股份有限公司等企业密切合作，实现了盾构机主轴承加工制造、装配调试、检测评价等全流程自主可控，同时带动了相关国产装备的研制，开发出直径3米级到8米级的盾构机主轴承共10套。