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我国首套盾构机用直径8米主轴承研制成功
12月14日，记者从中国科学院金属研究所获悉，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米主轴承近日研制成功，标志着我国掌握了盾构机主轴承的自主设计、材料制备、精密加工、安装调试和检测评价等集成技术。
实现主轴承研发与生产自主化
2020年，中国科学院启动“高端轴承自主可控制造”战略性先导科技专项（以下简称先导专项），集聚国家战略科技力量，打通高端轴承自主可控制造的“最后一公里”。
先导专项负责人李殿中介绍，主轴承是盾构机刀盘驱动系统的核心关键部件。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。直径8米级主轴承重达41吨，是目前我国制造的首套直径最大、单重最大的盾构机主轴承。该主轴承将安装在直径16米级的超大型盾构机上，用于隧道工程挖掘。
先导专项汇聚了中科院金属所等7家中科院科研单位，组成建制化团队，并联合全国范围的高校、院所和企业开展协同攻关，先后攻克了主轴承材料制备、精密加工、成套设计中的12项核心关键技术问题，开发出10套直径从3米级到8米级的盾构机主轴承。“主轴承的研制成功，充分体现了沈阳的智慧和担当，沈阳市委、市政府和沈阳工业大学、北方重工集团有限公司、沈阳地铁集团有限公司等给予了大力支持。”中科院金属所所长左良介绍，在沈阳市委、市政府的大力支持和推动下，直径3米级主轴承圆满完成沈阳地铁一号线延长线的示范标段施工任务，使用状态良好。国内最大、完全自主化的直径8米级主轴承也已确定了示范应用的意向标段。
从材料源头入手破解关键技术难题
此前，我国超大型盾构机用主轴承制造止步不前的主要原因是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。李殿中介绍，由于盾构机在工作中只能前进，不能倒退，因此对主轴承性能提出了极高的要求，必须从源头解决材料制造的问题。“我们将攻关方向再度瞄准了稀土轴承钢研究。”李殿中说。
最终研制出的稀土轴承钢，拉压疲劳寿命提高了40多倍，滚动接触疲劳寿命提升了40%。2022年，相关基础研究成果发表在国际著名期刊《自然·材料》上。
“在精准分析高端轴承全产业链的痛点、难点和堵点基础上，我们重点在创新链前端和核心关键技术环节上聚力、发力，协同40余家科研院所和优势企业开展联合攻关，仅用不到3年时间就解决了三类典型轴承依赖进口的‘卡脖子’问题，取得了多项重大成果。这是对新型举国体制下科技攻关高效组织模式的有益探索，也摸索出了以高端轴承为代表的关键基础零部件的攻关范式。”左良说。