我国迄今最大盾构机“心脏”研制成功

中国青年报客户端北京12月15日电（中青报·中青网记者 邱晨辉）今天，中国科学院金属研究所对外宣布，由该所李殿中研究员、李依依院士团队牵头攻关的超大型盾构机用直径8米主轴承近期已研制成功，大型盾构机全国产化和自主可控的“最后一公里”由此顺利打通。

盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的重大装备，承载着穿山越岭、过江跨海的重任。主轴承是盾构机刀盘驱动系统的关键核心部件，被称作盾构机的“心脏”。盾构机掘进过程中，主轴承“手持”刀盘旋转切削掌子面并为刀盘提供旋转支撑。

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自研超大型盾构机用直径8米主轴承。中科院金属研究所供图

中国科学院金属研究所研究员李殿中介绍，虽然我国已实现了盾构机的国产化，但其核心部件主轴承亟须打通自主可控制造的“最后一公里”。

据他介绍，直径8米的主轴承在运转过程中承载的最大轴向力可达10^5千牛，相当于2500头成年亚洲象的重力。为保证主轴承的高承载能力和高可靠性，制造主轴承的轴承钢必须要高纯净、高均质、高强韧、高耐磨。这对主轴承成套设计、加工精度、润滑油脂等提出了很高的要求。而大型盾构机在掘进过程中，只能前进，不能倒退，主轴承一旦失效，会造成严重损失。

李殿中表示，此前，我国盾构机用超大直径主轴承一直未能攻克的主要原因在于：制造轴承的材料和大型滚子的加工精度不过关，全流程技术链条不贯通。

2020年，中国科学院启动了“高端轴承自主可控制造”战略性先导科技专项，中国科学院金属研究所、兰州化学物理研究所等7家院内科研单位组成建制化团队，联合中交集团、洛阳新强联等20余家单位进行协同攻关，先后解决了主轴承材料制备、精密加工、成套设计中的12项核心关键技术问题。

李殿中介绍，最新研制成功的直径8米主轴承重达41吨，是目前我国制造的首套直径最大、单重最大的盾构机用主轴承，它将安装在直径16米级的超大型盾构机上，用于隧道工程挖掘。

“要制造高纯净、高均质、高强韧、高耐磨的轴承钢材料，一定要从源头解决材料制造的问题。”李殿中说。攻关团队将目光瞄准了稀土轴承钢，他们通过控制氧含量，制备出性能优越、稳定性好的低氧稀土钢，研制出的稀土轴承钢拉压疲劳寿命提高40多倍，滚动接触疲劳性能提升40%，并制订了多项稀土钢标准。

此外，科研团队与企业联合，攻克轴承加工中的技术与装备瓶颈，开发出直径100毫米以上的一级高精密滚子加工技术，实现了我国轴承行业加工一级精密大型滚子“零”的突破。

截至目前，该主轴承已顺利通过国家轴承质量检验检测中心检测和专家组评审。专家组评审意见认为，该主轴承各项技术性能指标与进口同类主轴承相当，满足超大型盾构机装机应用需求。

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