中国专家曝国产掘进机最大瓶颈:主轴承全依赖进口

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中国国产全断面隧道掘进机(简称掘进机)的整机制造不断获得突破,但掘进机主轴承仍依赖进口。

全断面隧道掘进机又称盾构机,是专门用于开凿隧道的大型机具,被称为“挖隧道神器”(图源:新华社)

北京时间67日,中国《科技日报》的一篇报道介绍,掘进机采用液压、机械和电气等诸多领域的高科技成果,运用计算机自动控制、工厂化作业、在线实时监测与导向,是集掘进、出渣、运输、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5,000多吨,是当前地下空间施工最先进的装备。

被称为掘进机“心脏”的主轴承承担掘进机运转过程的主要载荷,是刀盘驱动系统的关键部件,工作环境非常恶劣,要承受高速旋转、巨大载荷和强烈温升。

中国铁建重工集团中央研究总院的专家梅勇兵介绍,就整机制造能力而言,中国国产掘进机已接近世界最先进水平,但最关键的主轴承全部依赖进口

中国专家指出,要适应主机环境的力学行为,需要十分复杂的动力学模型、工程数据和数值计算平台,西方轴承企业设计的合理性,是通过大量实验验证的,并积累了大量工程数据,中国在这方面“几乎是空白”

中国已经拥有制造超大直径掘进机的能力,但掘进机主轴承研制水平亟待提高(图源:央视截图)

专家介绍,掘进机主轴承的制造工艺包括机加工工艺、热处理工艺和焊接工艺等,“国际上的最先进的热处理工艺已发展到无软带表面淬火,而中国还没有这样的工艺”。

据介绍,每台掘进机价值从数千万元至两三亿元人民币(1元人民币约合0.157美元)不等。

中国业内人士披露,因为施工过程对主轴承有极高的质量要求,中国掘进机制造商“宁愿出高价,选择配置高可靠性的国外知名品牌主轴承”。

中国掘进机年生产规模约为450台,仅进口轴承一项即达近10亿元人民币

与直径仅有几百毫米的传统滚动轴承相比,掘进机主轴承直径一般为几米,是结构最复杂的一种轴承,制造需要上百道工序。

当前,世界上能研制掘进机主轴承的企业仅4,分别是德国的罗特艾德、IMOFAG和瑞典的SKF,其中,罗特艾德占有全球全断面隧道掘进机领域绝大部分市场份额。

中国唯一的滚动轴承综合性研究机构的负责人王景华介绍,除受材料因素制约外,在设计和工艺上,中国国产掘进机主轴承与西方国家先进产品都存在很大差距。

业内人士认为,国际知名轴承企业更注重轴承与主机结构的匹配,在设计时,将轴承视为主机的组成部分,二者协同进行。反观中国国内该领域,轴承与主机的设计则“各自为政”,相互独立,“相互不熟悉,主轴承根本无法响应主机环境的力学行为”。

据悉,拥有该领域全球最高技术和工艺水平的德国罗特艾德公司生产的最长主轴承直径达到7米多

《科技日报》的报道披露,中国轴承研究机构与最大的掘进机制造企业已经就国产掘进机主轴承的研究展开合作。目前,中国已掌握直径3米的主轴承核心技术。中国业内人士称,中国国产3米直径的主轴承将力争在2018年装机试用。

综编:宫叶

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