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我國首套盾構(gòu)機(jī)用直徑8米主軸承研制成功
12月14日，記者從中國科學(xué)院金屬研究所獲悉，由該所李殿中研究員、李依依院士團(tuán)隊(duì)牽頭攻關(guān)的超大型盾構(gòu)機(jī)用直徑8米主軸承近日研制成功，標(biāo)志著我國掌握了盾構(gòu)機(jī)主軸承的自主設(shè)計(jì)、材料制備、精密加工、安裝調(diào)試和檢測評價(jià)等集成技術(shù)。
實(shí)現(xiàn)主軸承研發(fā)與生產(chǎn)自主化
2020年，中國科學(xué)院啟動(dòng)“高端軸承自主可控制造”戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（以下簡稱先導(dǎo)專項(xiàng)），集聚國家戰(zhàn)略科技力量，打通高端軸承自主可控制造的“最后一公里”。
先導(dǎo)專項(xiàng)負(fù)責(zé)人李殿中介紹，主軸承是盾構(gòu)機(jī)刀盤驅(qū)動(dòng)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。直徑8米級主軸承重達(dá)41噸，是目前我國制造的首套直徑最大、單重最大的盾構(gòu)機(jī)主軸承。該主軸承將安裝在直徑16米級的超大型盾構(gòu)機(jī)上，用于隧道工程挖掘。
先導(dǎo)專項(xiàng)匯聚了中科院金屬所等7家中科院科研單位，組成建制化團(tuán)隊(duì)，并聯(lián)合全國范圍的高校、院所和企業(yè)開展協(xié)同攻關(guān)，先后攻克了主軸承材料制備、精密加工、成套設(shè)計(jì)中的12項(xiàng)核心關(guān)鍵技術(shù)問題，開發(fā)出10套直徑從3米級到8米級的盾構(gòu)機(jī)主軸承。“主軸承的研制成功，充分體現(xiàn)了沈陽的智慧和擔(dān)當(dāng)，沈陽市委、市政府和沈陽工業(yè)大學(xué)、北方重工集團(tuán)有限公司、沈陽地鐵集團(tuán)有限公司等給予了大力支持。”中科院金屬所所長左良介紹，在沈陽市委、市政府的大力支持和推動(dòng)下，直徑3米級主軸承圓滿完成沈陽地鐵一號線延長線的示范標(biāo)段施工任務(wù)，使用狀態(tài)良好。國內(nèi)最大、完全自主化的直徑8米級主軸承也已確定了示范應(yīng)用的意向標(biāo)段。
從材料源頭入手破解關(guān)鍵技術(shù)難題
此前，我國超大型盾構(gòu)機(jī)用主軸承制造止步不前的主要原因是制造軸承的材料和大型滾子的加工精度不過關(guān)，全流程技術(shù)鏈條不貫通。李殿中介紹，由于盾構(gòu)機(jī)在工作中只能前進(jìn)，不能倒退，因此對主軸承性能提出了極高的要求，必須從源頭解決材料制造的問題。“我們將攻關(guān)方向再度瞄準(zhǔn)了稀土軸承鋼研究。”李殿中說。
最終研制出的稀土軸承鋼，拉壓疲勞壽命提高了40多倍，滾動(dòng)接觸疲勞壽命提升了40%。2022年，相關(guān)基礎(chǔ)研究成果發(fā)表在國際著名期刊《自然·材料》上。
“在精準(zhǔn)分析高端軸承全產(chǎn)業(yè)鏈的痛點(diǎn)、難點(diǎn)和堵點(diǎn)基礎(chǔ)上，我們重點(diǎn)在創(chuàng)新鏈前端和核心關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)上聚力、發(fā)力，協(xié)同40余家科研院所和優(yōu)勢企業(yè)開展聯(lián)合攻關(guān)，僅用不到3年時(shí)間就解決了三類典型軸承依賴進(jìn)口的‘卡脖子’問題，取得了多項(xiàng)重大成果。這是對新型舉國體制下科技攻關(guān)高效組織模式的有益探索，也摸索出了以高端軸承為代表的關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件的攻關(guān)范式。”左良說。