我國迄今最大盾構機“心臟”研制成功

中國青年報客戶端北京12月15日電（中青報·中青網記者 邱晨輝）今天，中國科學院金屬研究所對外宣布，由該所李殿中研究員、李依依院士團隊牽頭攻關的超大型盾構機用直徑8米主軸承近期已研制成功，大型盾構機全國產化和自主可控的“最后一公里”由此順利打通。

盾構機，全名叫盾構隧道掘進機，是一種隧道掘進的重大裝備，承載著穿山越嶺、過江跨海的重任。主軸承是盾構機刀盤驅動系統的關鍵核心部件，被稱作盾構機的“心臟”。盾構機掘進過程中，主軸承“手持”刀盤旋轉切削掌子面并為刀盤提供旋轉支撐。

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自研超大型盾構機用直徑8米主軸承。中科院金屬研究所供圖

中國科學院金屬研究所研究員李殿中介紹，雖然我國已實現了盾構機的國產化，但其核心部件主軸承亟須打通自主可控制造的“最后一公里”。

據他介紹，直徑8米的主軸承在運轉過程中承載的最大軸向力可達10^5千牛，相當于2500頭成年亞洲象的重力。為保證主軸承的高承載能力和高可靠性，制造主軸承的軸承鋼必須要高純凈、高均質、高強韌、高耐磨。這對主軸承成套設計、加工精度、潤滑油脂等提出了很高的要求。而大型盾構機在掘進過程中，只能前進，不能倒退，主軸承一旦失效，會造成嚴重損失。

李殿中表示，此前，我國盾構機用超大直徑主軸承一直未能攻克的主要原因在于：制造軸承的材料和大型滾子的加工精度不過關，全流程技術鏈條不貫通。

2020年，中國科學院啟動了“高端軸承自主可控制造”戰略性先導科技專項，中國科學院金屬研究所、蘭州化學物理研究所等7家院內科研單位組成建制化團隊，聯合中交集團、洛陽新強聯等20余家單位進行協同攻關，先后解決了主軸承材料制備、精密加工、成套設計中的12項核心關鍵技術問題。

李殿中介紹，最新研制成功的直徑8米主軸承重達41噸，是目前我國制造的首套直徑最大、單重最大的盾構機用主軸承，它將安裝在直徑16米級的超大型盾構機上，用于隧道工程挖掘。

“要制造高純凈、高均質、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題。”李殿中說。攻關團隊將目光瞄準了稀土軸承鋼，他們通過控制氧含量，制備出性能優越、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，科研團隊與企業聯合，攻克軸承加工中的技術與裝備瓶頸，開發出直徑100毫米以上的一級高精密滾子加工技術，實現了我國軸承行業加工一級精密大型滾子“零”的突破。

截至目前，該主軸承已順利通過國家軸承質量檢驗檢測中心檢測和專家組評審。專家組評審意見認為，該主軸承各項技術性能指標與進口同類主軸承相當，滿足超大型盾構機裝機應用需求。

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