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我國(guó)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(guó)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(guó)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(cè)評(píng)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(guó)科學(xué)院?jiǎn)?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(jiǎn)稱先導(dǎo)專項(xiàng)），集聚國(guó)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(guò)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(jí)主軸承重達(dá)41噸，是目前我國(guó)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(jí)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(guó)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(wèn)題，開發(fā)出10套直徑從3米級(jí)到8米級(jí)的盾構(gòu)機(jī)主軸承?！爸鬏S承的研制成功，充分體現(xiàn)了沈陽(yáng)的智慧和擔(dān)當(dāng)，沈陽(yáng)市委、市政府和沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)、北方重工集團(tuán)有限公司、沈陽(yáng)地鐵集團(tuán)有限公司等給予了大力支持?！敝锌圃航饘偎L(zhǎng)左良介紹，在沈陽(yáng)市委、市政府的大力支持和推動(dòng)下，直徑3米級(jí)主軸承圓滿完成沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線延長(zhǎng)線的示范標(biāo)段施工任務(wù)，使用狀態(tài)良好。國(guó)內(nèi)最大、完全自主化的直徑8米級(jí)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(guó)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(guò)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(duì)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(wèn)題。“我們將攻關(guān)方向再度瞄準(zhǔn)了稀土軸承鋼研究?！崩畹钪姓f(shuō)。
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(guó)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(shì)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(wèn)題，取得了多項(xiàng)重大成果。這是對(duì)新型舉國(guó)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?！弊罅颊f(shuō)。