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国产掘进机挨近国际最先进水平 主轴承全依靠进口
中国轴承网 发布时间:2018/06/08
主轴承，有全断面地道掘进机（简称掘进机）的“心脏”之称，承担着掘进机运转进程的首要载荷，是刀盘驱动体系的要害部件，作业地点情况十分恶劣。
掘进机选用液压、机械和电气等诸多范畴的高科技效果，运用核算机自动控制、工厂化作业、在线实时监测与导向，是集掘进、出渣、运送、支护于一体的成套设备，长度由几十米到200多米，总重量可达几百吨至5000多吨，是当时地下空间施工最先进的装备。每台价值从数千万元至两三亿元不等。
据《科技日报》7日报导，中国铁建重工集团中央研究总院梅勇兵博士通知记者，“就整机制作才能而言，国产掘进机已挨近国际最先进水平，但最要害的主轴承悉数依靠进口。”
接受巨大载荷和激烈温升
掘进机主轴承作业环境十分恶劣，要接受高速旋转、巨大载荷和激烈温升。
“掘进机作业的地质具有不知道和骤变的特色，加上刀盘滚刀破岩时的骤变载荷，使得主轴承有必要接受住继续、骤变和各个方向的载荷。”洛阳轴承研究一切限公司李云峰博士说。
以直径15米掘进机为例，整机重4500吨，主轴承地点主机重2800吨，轴承衔接的前部刀盘就达520吨；掘进机动力来自28组千斤顶，最大推力达22500吨，掘进速度最大每分钟5厘米。“要传送这样大的推力，掘进机需装备7米大直径的主轴承，翻滚体沿圆周翻滚的线速度为220米/分钟。”李云峰说。
在地下密闭的作业空间，主轴承还因长期接连作业发生摩擦热，温度从20摄氏度最高升至120摄氏度。
“巨大载荷和激烈的温升，不仅极大地降低了轴承材料的刚度，也使其强度大幅退化。”李云峰以为，这种工况，对掘进机主轴承的可靠性目标要求十分苛刻。
因技能含量高，单个主轴承本钱约占掘进机的1/20左右，是掘进机一切零件中最值钱的。
“在既定施工段，若掘进机主轴承呈现毛病，进行现场修理或替换极为困难，乃至不可行。”梅勇兵说，这要求主轴承不能出任何毛病，掘进机制作商宁愿出高价，挑选配置高可靠性的国外闻名品牌主轴承。
据介绍，我国掘进机年生产规划约为450台，仅进口轴承一项即达近10亿元。
尺度巨大结构最杂乱，制作需求上百道工序
与直径仅有几百毫米的传统翻滚轴承比较，掘进机主轴承直径一般为几米，是结构最杂乱的一种轴承，制作需求上百道工序，首要由套圈、滚子和保持架3部分组成。
“掘进机主轴承尺度巨大，在装置方法上迥异于传统翻滚轴承，有必要选用螺栓与主机联接的方法，这样就需求装置孔。”李云峰说，装置传统应用范畴的轴承，一般选用经过内、外圈与主机部件合作的方法，孔的数量通常是个位数。
以直径6.34米掘进机配套主轴承为例，其直径3米，有20个装置孔、40个注油孔、20个衔接孔和10个定位孔，整套轴承零件总数到达600多个。
“这么多的孔，使规划和加工进程如趟雷区，必须时间保持高度当心，防止彼此干与。”李云峰说，如果因规划人员有一丁点忽略，在装置孔的方位圆周基准上呈现一点点过错，依图加工后都会形成很多废品。
除规划巨大的孔外，因尺度原因，掘进机主轴承的截面与节圆的直径比，远小于传统翻滚轴承。“掘进机主轴承套圈归于薄壁环构件，在重载条件下，难以防止套圈的结构变形，这些都增加了其力学呼应的杂乱性。”李云峰说。
国外现代掘进机实践已近百年，除原材料的强度远超国产外，在规划和工艺上更具超强的实力。“无论是主轴承作业载荷的切当理论数据，仍是工程实测数据，都十分完善，为其规划和建模提供了实在而丰厚的根据。”李云峰说。
当时，国际上能研制掘进机主轴承的企业仅四家，分别是德国的罗特艾德、IMO、FAG和瑞典的SKF，其间，罗特艾德占有全球全断面地道掘进机范畴绝大部分市场份额。
据悉，罗特艾德公司制作的主轴承技能和工艺水平最高，其生产的主轴承直径已突破7米多，安装于多台14米直径的掘进机，掘进地道长度累计已超越50公里。
跟着地道缔造技能的发展，隧洞规划的里程和直径也越来越大，往往要求单个主轴承的规划寿数达20公里以上，轴承直径6米以上，从而进一步加大了掘进机主轴承的技能研制难题。“直径若超越8米，轴承结构就需求分块规划了。”李云峰说。
把握直径3米核心技能，试验寿数同等国外同类产品
除受材料要素制约外，在规划和工艺上，国产掘进机主轴承与国外产品都存在很大距离。
“国内现有的翻滚轴承理论，是根据刚性套圈假定，不适于剖析掘进机主轴承的内部受力情况。”洛阳轴承研究一切限公司董事长王景华说，我国掘进机制作前史仅十余年，一切数据都十分匮乏，规划核算只能输入预算的载荷，如此规划的轴承难以匹配实践的工况。
王景华还介绍说，国外闻名轴承企业更重视轴承与主机结构的匹配，在规划时，将轴承视为主机的组成部分，二者协同进行。
反观国内，轴承与主机的规划则“各自为营”，彼此独立。“彼此不熟悉，主轴承底子无法呼应主机环境的力学行为。”李云峰说，要习惯主机环境的力学行为，需求十分杂乱的动力学模型、工程数据和数值核算平台，国外轴承规划的合理性，是经过很多试验验证的，并积累了很多工程数据，这些方面在我国简直满是空白。
提到掘进机主轴承的制作工艺，李云峰罗列出包含机加工工艺、热处理工艺和焊接工艺等要素。“国外的热处理工艺已发展到无软带表面淬火，而国内还没有这样的工艺。”李云峰说，经无软带表面淬火处理，主轴承的滚道表面会悉数硬化。如此，因重载形成的软带区域塑形、变形和过早疲惫脱落等毛病隐患，都将彻底消除。
掘进机主轴承国产化曙光正在初现。
“咱们已开端与国产掘进机领军企业——铁建重工严密合作，首先开展了掘进机主轴承的研究作业。”王景华透露，作为国内唯一的翻滚轴承综合性研究机构，掩盖根底及应用研究，具有盾构及掘进技能（轴承）国家重点试验室，洛阳轴承研究所正加快实现技能研制脚步，现在已把握直径3米的主轴承核心技能，试验寿数同等国外同类产品，力求2018年装机试用。
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