盾構機是國民經(jīng)濟和基礎建設的重大裝備，承載著(zhù)穿山越嶺、過(guò)江跨海的重任。近日，由中國科學(xué)院金屬研究所李殿中研究員、李依依院士團隊牽頭研制的超大直徑盾構機用8米直徑主軸承研制成功。該軸承直徑達8米、重達41噸，是目前我國制造的首臺套直徑最大、單重最大的盾構機主軸承，該主軸承將安裝在16米級盾構機上，用于隧道挖掘工程。該主軸承的研制成功標志著(zhù)我國已完全掌握大型重載盾構機主軸承的自主設計、材料制備、精密加工、安裝調試、檢測評價(jià)與壽命預測的集成技術(shù)，具備進(jìn)口替代能力。經(jīng)國家軸承質(zhì)量檢驗檢測中心檢測和專(zhuān)家組評審，認為該主軸承各項技術(shù)性能指標與進(jìn)口同類(lèi)主軸承相當，滿(mǎn)足超大型盾構機裝機應用需求。

　　據介紹，我國已實(shí)現了超大直徑盾構機的國產(chǎn)化，但其核心部件主軸承卻依賴(lài)進(jìn)口，亟需打通自主可控制造的“最后一公里”。主軸承是盾構機刀盤(pán)驅動(dòng)系統的核心關(guān)鍵部件，8米直徑盾構機主軸承在運轉過(guò)程中承載的最大軸向力達到105千牛（1千牛約等于0.1噸物體的重力，一頭成年亞洲象的體重按4噸算的話(huà)，這相當于軸向受到2500頭亞洲象重力的作用）、徑向力達104千牛、傾覆力矩達105千牛·米。為保證主軸承的高承載和高可靠性，就要求制造主軸承的軸承鋼要高純凈、高均質(zhì)、高強韌、高耐磨，同時(shí)對主軸承加工精度、設計能力、潤滑脂等都提出了很高的要求。而大型盾構機在掘進(jìn)過(guò)程中，只能前進(jìn)，不能倒退，主軸承一旦失效，會(huì )造成嚴重損失。

　　中國科學(xué)院于2020年啟動(dòng)了“高端軸承自主可控制造”戰略性先導科技專(zhuān)項，中國科學(xué)院金屬研究所、蘭州化學(xué)物理研究所等7家院內科研單位組成建制化團隊，聯(lián)合中交集團、洛陽(yáng)新強聯(lián)等20余家單位進(jìn)行協(xié)同攻關(guān)，先后解決了主軸承材料制備、精密加工、成套設計中的12項核心關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

　　此前，我國盾構機用超大直徑主軸承制造久而未決的主要原因在于：制造軸承的材料和大型滾子的加工精度不過(guò)關(guān)，全流程技術(shù)鏈條不貫通。“高端軸承自主可控制造”戰略性先導科技專(zhuān)項首席科學(xué)家李殿中研究員介紹，要制造高純凈、高均質(zhì)、高強韌、高耐磨的軸承鋼材料，一定要從源頭解決材料制造的問(wèn)題，他們將目光瞄準了稀土軸承鋼。通過(guò)控制氧含量，科研團隊制備出性能優(yōu)越、穩定性好的低氧稀土鋼，研制出的稀土軸承鋼拉壓疲勞壽命提高40多倍，滾動(dòng)接觸疲勞性能提升40%，并制訂了多項稀土鋼標準。此外，科研團隊與企業(yè)聯(lián)合，攻克軸承加工中的技術(shù)與裝備瓶頸，開(kāi)發(fā)出直徑100毫米以上的一級高精密滾子加工技術(shù)，實(shí)現了我國軸承行業(yè)加工一級精密大型滾子“零”的突破。

　　目前，科研團隊已開(kāi)發(fā)出直徑3米級到8米級的盾構機主軸承共10套，直徑3米的主軸承已在沈陽(yáng)地鐵工程中成功應用。

　　（總臺央視記者 帥俊全 張春玲）