能夠穿山越嶺、過江跨海的盾構(gòu)機(jī)是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重大裝備，但超大型盾構(gòu)機(jī)的核心部件主軸承卻依賴進(jìn)口。如今，“卡脖子”的最后一關(guān)終于被攻克——超大型盾構(gòu)機(jī)用直徑8米主軸承研制成功！

　　該主軸承的研發(fā)由中國科學(xué)院金屬研究所李殿中研究員、李依依院士團(tuán)隊牽頭攻關(guān)，是目前我國制造的首臺套直徑最大、單重最大的盾構(gòu)機(jī)用主軸承，凈重為41噸，將安裝在直徑16米級的超大型盾構(gòu)機(jī)上，用于隧道工程挖掘。

　　經(jīng)國家軸承質(zhì)量檢驗檢測中心檢測和專家組評審，認(rèn)為該主軸承各項技術(shù)性能指標(biāo)與進(jìn)口同類主軸承相當(dāng)，滿足超大型盾構(gòu)機(jī)裝機(jī)應(yīng)用需求。而主軸承的研制成功，也標(biāo)志著我國已掌握盾構(gòu)機(jī)主軸承的自主設(shè)計、材料制備、精密加工、安裝調(diào)試和檢測評價等集成技術(shù)。

　　李殿中介紹，主軸承是盾構(gòu)機(jī)刀盤驅(qū)動系統(tǒng)的核心關(guān)鍵部件——盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程中，主軸承“手持”刀盤旋轉(zhuǎn)切削掌子面并為刀盤提供旋轉(zhuǎn)支撐?！爸睆?/span>8米的主軸承在運轉(zhuǎn)過程中要承受很大的力，例如其承載的最大軸向力就可達(dá)到105千牛，相當(dāng)于軸向受到2500頭成年亞洲象重力的作用。而大型盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中只能前進(jìn)不能倒退，需要高可靠性，對材料、設(shè)計、加工、潤滑脂等方面都提出了很高要求?！?/span>

　　為了啃下這塊“硬骨頭”，中國科學(xué)院于2020年啟動了“高端軸承自主可控制造”戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項，中國科學(xué)院金屬研究所、中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所等7家院內(nèi)科研單位組成建制化團(tuán)隊，聯(lián)合中國交通建設(shè)集團(tuán)有限公司的中交天和機(jī)械設(shè)備制造有限公司、洛陽新強聯(lián)回轉(zhuǎn)支承股份有限公司等20余家單位進(jìn)行協(xié)同攻關(guān)，由制造材料入手，攻克了加工精度和設(shè)計等難關(guān)，打通了全流程技術(shù)鏈條，先后解決了主軸承材料制備、精密加工、成套設(shè)計中的12項核心關(guān)鍵技術(shù)問題。

　　在材料研發(fā)中，研究團(tuán)隊開發(fā)出“低氧稀土鋼”關(guān)鍵技術(shù)，讓主軸承載重能力更強、更有韌性、更加穩(wěn)定，不僅在基礎(chǔ)研究層面清楚了其機(jī)制，而且還在實際應(yīng)用中有效解決了澆口嚴(yán)重堵塞及加入稀土性能不穩(wěn)定等問題，并牽頭制定了多項稀土鋼標(biāo)準(zhǔn)。李殿中說：“目前由相關(guān)合作企業(yè)生產(chǎn)的稀土軸承鋼綜合力學(xué)性能優(yōu)異，好于進(jìn)口產(chǎn)品。”

　　在加工和設(shè)計方面，盾構(gòu)機(jī)主軸承技術(shù)總師胡小強研究員帶隊深入生產(chǎn)一線，聯(lián)合骨干企業(yè)成功攻克了主軸承高精度加工和精度保持性難題，研制出直徑100毫米以上的一級滾子，使我國軸承行業(yè)突破了一級大型滾子精密加工技術(shù)。目前，研究團(tuán)隊與洛陽新強聯(lián)股份有限公司等企業(yè)密切合作，實現(xiàn)了盾構(gòu)機(jī)主軸承加工制造、裝配調(diào)試、檢測評價等全流程自主可控，同時帶動了相關(guān)國產(chǎn)裝備的研制，開發(fā)出直徑3米級到8米級的盾構(gòu)機(jī)主軸承共10套。