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國產掘進機挨近國際最先進水平 主軸承全依靠進口
中國軸承網 發布時間:2018/06/08
主軸承，有全斷面地道掘進機（簡稱掘進機）的“心臟”之稱，承擔著掘進機運轉進程的首要載荷，是刀盤驅動體系的要害部件，作業地點情況十分惡劣。
掘進機選用液壓、機械和電氣等諸多范疇的高科技效果，運用核算機自動控制、工廠化作業、在線實時監測與導向，是集掘進、出渣、運送、支護于一體的成套設備，長度由幾十米到200多米，總重量可達幾百噸至5000多噸，是當時地下空間施工最先進的裝備。每臺價值從數千萬元至兩三億元不等。
據《科技日報》7日報導，中國鐵建重工集團中央研究總院梅勇兵博士通知記者，“就整機制作才能而言，國產掘進機已挨近國際最先進水平，但最要害的主軸承悉數依靠進口。”
接受巨大載荷和激烈溫升
掘進機主軸承作業環境十分惡劣，要接受高速旋轉、巨大載荷和激烈溫升。
“掘進機作業的地質具有不知道和驟變的特色，加上刀盤滾刀破巖時的驟變載荷，使得主軸承有必要接受住繼續、驟變和各個方向的載荷。”洛陽軸承研究一切限公司李云峰博士說。
以直徑15米掘進機為例，整機重4500噸，主軸承地點主機重2800噸，軸承銜接的前部刀盤就達520噸；掘進機動力來自28組千斤頂，最大推力達22500噸，掘進速度最大每分鐘5厘米。“要傳送這樣大的推力，掘進機需裝備7米大直徑的主軸承，翻滾體沿圓周翻滾的線速度為220米/分鐘。”李云峰說。
在地下密閉的作業空間，主軸承還因長期接連作業發生摩擦熱，溫度從20攝氏度最高升至120攝氏度。
“巨大載荷和激烈的溫升，不僅極大地降低了軸承材料的剛度，也使其強度大幅退化。”李云峰以為，這種工況，對掘進機主軸承的可靠性目標要求十分苛刻。
因技能含量高，單個主軸承本錢約占掘進機的1/20左右，是掘進機一切零件中最值錢的。
“在既定施工段，若掘進機主軸承呈現毛病，進行現場修理或替換極為困難，乃至不可行。”梅勇兵說，這要求主軸承不能出任何毛病，掘進機制作商寧愿出高價，挑選配置高可靠性的國外聞名品牌主軸承。
據介紹，我國掘進機年生產規劃約為450臺，僅進口軸承一項即達近10億元。
尺度巨大結構最雜亂，制作需求上百道工序
與直徑僅有幾百毫米的傳統翻滾軸承比較，掘進機主軸承直徑一般為幾米，是結構最雜亂的一種軸承，制作需求上百道工序，首要由套圈、滾子和保持架3部分組成。
“掘進機主軸承尺度巨大，在裝置方法上迥異于傳統翻滾軸承，有必要選用螺栓與主機聯接的方法，這樣就需求裝置孔。”李云峰說，裝置傳統應用范疇的軸承，一般選用經過內、外圈與主機部件合作的方法，孔的數量通常是個位數。
以直徑6.34米掘進機配套主軸承為例，其直徑3米，有20個裝置孔、40個注油孔、20個銜接孔和10個定位孔，整套軸承零件總數到達600多個。
“這么多的孔，使規劃和加工進程如趟雷區，必須時間保持高度當心，防止彼此干與。”李云峰說，如果因規劃人員有一丁點忽略，在裝置孔的方位圓周基準上呈現一點點過錯，依圖加工后都會形成很多廢品。
除規劃巨大的孔外，因尺度原因，掘進機主軸承的截面與節圓的直徑比，遠小于傳統翻滾軸承。“掘進機主軸承套圈歸于薄壁環構件，在重載條件下，難以防止套圈的結構變形，這些都增加了其力學呼應的雜亂性。”李云峰說。
國外現代掘進機實踐已近百年，除原材料的強度遠超國產外，在規劃和工藝上更具超強的實力。“無論是主軸承作業載荷的切當理論數據，仍是工程實測數據，都十分完善，為其規劃和建模提供了實在而豐厚的根據。”李云峰說。
當時，國際上能研制掘進機主軸承的企業僅四家，分別是德國的羅特艾德、IMO、FAG和瑞典的SKF，其間，羅特艾德占有全球全斷面地道掘進機范疇絕大部分市場份額。
據悉，羅特艾德公司制作的主軸承技能和工藝水平最高，其生產的主軸承直徑已突破7米多，安裝于多臺14米直徑的掘進機，掘進地道長度累計已超越50公里。
跟著地道締造技能的發展，隧洞規劃的里程和直徑也越來越大，往往要求單個主軸承的規劃壽數達20公里以上，軸承直徑6米以上，從而進一步加大了掘進機主軸承的技能研制難題。“直徑若超越8米，軸承結構就需求分塊規劃了。”李云峰說。
把握直徑3米核心技能，試驗壽數同等國外同類產品
除受材料要素制約外，在規劃和工藝上，國產掘進機主軸承與國外產品都存在很大距離。
“國內現有的翻滾軸承理論，是根據剛性套圈假定，不適于剖析掘進機主軸承的內部受力情況。”洛陽軸承研究一切限公司董事長王景華說，我國掘進機制作前史僅十余年，一切數據都十分匱乏，規劃核算只能輸入預算的載荷，如此規劃的軸承難以匹配實踐的工況。
王景華還介紹說，國外聞名軸承企業更重視軸承與主機結構的匹配，在規劃時，將軸承視為主機的組成部分，二者協同進行。
反觀國內，軸承與主機的規劃則“各自為營”，彼此獨立。“彼此不熟悉，主軸承底子無法呼應主機環境的力學行為。”李云峰說，要習慣主機環境的力學行為，需求十分雜亂的動力學模型、工程數據和數值核算平臺，國外軸承規劃的合理性，是經過很多試驗驗證的，并積累了很多工程數據，這些方面在我國簡直滿是空白。
提到掘進機主軸承的制作工藝，李云峰羅列出包含機加工工藝、熱處理工藝和焊接工藝等要素。“國外的熱處理工藝已發展到無軟帶表面淬火，而國內還沒有這樣的工藝。”李云峰說，經無軟帶表面淬火處理，主軸承的滾道表面會悉數硬化。如此，因重載形成的軟帶區域塑形、變形和過早疲憊脫落等毛病隱患，都將徹底消除。
掘進機主軸承國產化曙光正在初現。
“咱們已開端與國產掘進機領軍企業——鐵建重工嚴密合作，首先開展了掘進機主軸承的研究作業。”王景華透露，作為國內唯一的翻滾軸承綜合性研究機構，掩蓋根底及應用研究，具有盾構及掘進技能（軸承）國家重點試驗室，洛陽軸承研究所正加快實現技能研制腳步，現在已把握直徑3米的主軸承核心技能，試驗壽數同等國外同類產品，力求2018年裝機試用。
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