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我國首套盾構機用直徑8米主軸承研制成功
12月14日，記者從中國科學院金屬研究所獲悉，由該所李殿中研究員、李依依院士團隊牽頭攻關的超大型盾構機用直徑8米主軸承近日研制成功，標志著我國掌握了盾構機主軸承的自主設計、材料制備、精密加工、安裝調試和檢測評價等集成技術。
實現主軸承研發與生產自主化
2020年，中國科學院啟動“高端軸承自主可控制造”戰略性先導科技專項（以下簡稱先導專項），集聚國家戰略科技力量，打通高端軸承自主可控制造的“最后一公里”。
先導專項負責人李殿中介紹，主軸承是盾構機刀盤驅動系統的核心關鍵部件。盾構機掘進過程中，主軸承“手持”刀盤旋轉切削掌子面，并為刀盤提供旋轉支撐。直徑8米級主軸承重達41噸，是目前我國制造的首套直徑最大、單重最大的盾構機主軸承。該主軸承將安裝在直徑16米級的超大型盾構機上，用于隧道工程挖掘。
先導專項匯聚了中科院金屬所等7家中科院科研單位，組成建制化團隊，并聯合全國范圍的高校、院所和企業開展協同攻關，先后攻克了主軸承材料制備、精密加工、成套設計中的12項核心關鍵技術問題，開發出10套直徑從3米級到8米級的盾構機主軸承。“主軸承的研制成功，充分體現了沈陽的智慧和擔當，沈陽市委、市政府和沈陽工業大學、北方重工集團有限公司、沈陽地鐵集團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段施工任務，使用狀態良好。國內最大、完全自主化的直徑8米級主軸承也已確定了示范應用的意向標段。
從材料源頭入手破解關鍵技術難題
此前，我國超大型盾構機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，全流程技術鏈條不貫通。李殿中介紹，由于盾構機在工作中只能前進，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。“我們將攻關方向再度瞄準了稀土軸承鋼研究。”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，滾動接觸疲勞壽命提升了40%。2022年，相關基礎研究成果發表在國際著名期刊《自然·材料》上。
“在精準分析高端軸承全產業鏈的痛點、難點和堵點基礎上，我們重點在創新鏈前端和核心關鍵技術環節上聚力、發力，協同40余家科研院所和優勢企業開展聯合攻關，僅用不到3年時間就解決了三類典型軸承依賴進口的‘卡脖子’問題，取得了多項重大成果。這是對新型舉國體制下科技攻關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鍵基礎零部件的攻關范式。”左良說。