此前世界范围尚无研发先例，我国成功霸占→

穿山过河，掘土凿岩……在大型工程的地道施工中，盾构机已成为不可或缺的“神兵利器”。盾构机之所以能“啃”下硬石头，靠的是主轴承驱动刀盘，这也是设备安全可靠作业的“命门”地点。

直径18至20米的盾构机，可满意已知工程最大需求。与此相匹配的主轴承直径规范为8.61米，此前国际范围内尚无研制先例。2019年7月，我国铁建重工集团股份有限公司（以下简称“铁建重工”）建立197研讨规划院，矢志霸占这一难关。

四年后，直径8.61米、重62吨，全球直径最大、单体最重、承载最高的盾构机主轴承问世。日前，在接受科技日报记者采访时，197研讨规划院院长麻成标骄傲地说：“从资料到工艺再到规划验证，咱们完成了超大盾构机主轴承的全进程自主出产，为我国制作再添一枚金牌！”

2023年10月，全球最大直径盾构机主轴承在铁建重工下线。图片来历：铁建重工

“古剑法练出‘金钟罩’”

“在盾构机掘进进程中，8.61米主轴承有必要饱尝住超重载、大偏载、频变载等极点恶劣工况的检测。”麻成标说，“所以，它得满意‘硬’。”

资料与工艺，是制作够“硬”轴承的第一道关卡。

“以主轴承的内齿圈为例，它需求一个洛氏硬度大于58、厚度不低于8毫米的圈层，才干接受住超万吨的载荷。”研制团队制作工艺负责人解金东告知科技日报记者。

这8毫米圈层，被解金东形象地比喻为内齿圈的“金钟罩”，是主轴承练就压不碎、磨不烂功夫的要害。但是，其时国内惯例的中碳轴承钢淬火工艺仅能到达洛氏硬度55、外表淬深5毫米。

“硬度与厚度每提高一个单位，都‘难于上青天’。”解金东说，轴承钢资料包括20多种配方元素。这些元素彼此影响，配比需求精准操控，每次分配都是千分之一量级。

研制团队联合钢铁企业，历经数十次技能评论与测验，总算探索出适用于大直径主轴承制作的钢材规范。

资料有了，还须打破淬火工艺。

因为体积巨大，通用轴承的全体淬火工艺，无法照搬到8.61米主轴承上，只能选用外表淬火。怎么保证淬火硬度、深度和均匀性，成为一大难题。

研制人员不断调整思路，部分淬火、屡次淬火……但是，这些办法尽管提高了淬深，却带来新问题——部分穿插区域温度彼此干与。

重复评论、多轮实验无果。

一次偶尔的时机，解金东在翻阅相关资料时，从“越王勾践剑”制作工艺——“覆土烧刃”中得到启示：以土为前言，可完美处理淬火区域温度不均的问题。

“咱们用古剑法练出了‘金钟罩’。”麻成标说，研制团队以此为创意，成功开宣布一种新的耐高温介质，温度彼此干与的难题方便的处理。

“何不对砂轮‘动手脚’”

硬度合格了，下一关是精准操控平面度。

起浮环是主轴承的中心零部件，主轴承的滚子会不断碾压其内壁的高点。“久而久之，部分会被压坏，形成‘千里之堤溃于蚁穴’。”麻成标解说，起浮环的内壁有必要满意“平”。

与之前铁建重工研制的直径3米主轴承比较，8.61米主轴承分量添加约8倍，内壁圆域面积增大近9倍。“但平面度的操控要求却不能下降，仍要小于20微米。这相当于壁面崎岖不能超过一张A4纸厚度的五分之一。”麻成标说。

2023年10月，全球最大直径盾构机主轴承在铁建重工下线。图片来历：铁建重工

“刚开始，咱们研制的起浮环一直无法满意规划要求。”解金东介绍，因为起浮环厚度薄、面积大，长期加工调整其平面度后，本来曲率均匀的大圆环犹如一盘“甩面”，呈现了肉眼可见的歪曲。

专家们屡次现场会诊，总算探明“病因”——用于修整平面度的砂轮，与起浮环长期、大面积触摸冲突，导致后者受热过高发生变形。

有必要设法下降温度！喷水冷却、变一次加工为屡次加工……多种办法均告失败。

“已然与砂轮触摸面大，何不对砂轮‘动手脚’？”有人突发奇想。

说干就干！研制人员细心研讨砂轮的作业机制与运转轨道，在调整砂轮形状上下足了功夫。“削减触摸面的一起，咱们要保证砂轮的运转轨道掩盖内壁的每一处。”解金东说。

一次次修型调整、测验验证，团队总算规划出一款全新造型的砂轮，成功加工出契合平面度要求的起浮环。

砂轮改造仅仅许多制作工艺的“冰山一角”。研制团队还先后霸占了冷加工、回火、残应力均衡等20余种制作工艺难题，创始“超大尺度薄壁环件淬火后变形操控”“高精密磨削加工”“高淬硬齿面硬铣”等技能。

“用数据反推规划办法”

为习惯杂乱工况，每一台盾构机都须依据工程要求“量身定制”。这也意味着主轴承要按需打造。

“此前，咱们能造主轴承，却不能规划。”197研讨规划院规划所技能员陈浩林告知记者，每次调整主轴承相关规划，数据都需求发给国外厂商进行验证，周期长达2个多月。

铁建重工盾构机主轴承出产车间。图片来历：铁建重工

“时刻久不说，外商每年还会按份额提价。”麻成标说，在攻关8.61米主轴承伊始，研制团队就下定了决计，“有必要完成自主规划。”

“咱们边制作、边探索。一个部件造出来了，就用实验数据反推其规划办法。”麻成标介绍。

这无疑是个困难的进程。

有一次，进程被要害核算公式卡住。“规划人员算到头晕目眩，仍旧对不上实验数据。”陈浩林回想，咱们似乎走进了一条“死胡同”。

研制人员废寝忘食地研讨，目光终究聚集到公式参数上。4组参数，每组200余种组合，历经800屡次核算调整……在确认一系列参数后，核算公式得以成功证明。

为了剖析核算结果，团队又使用铁建重工多年堆集的很多施工经历与数据，构建出仿真模型。

“经过理论核算和仿真剖析研讨，咱们成功开宣布主轴承专用规划与仿真软件，完成了‘工程理论核算+模仿仿真剖析+工况模仿实验+工程使用验证’闭环规划验证系统。”陈浩林说。

在此基础上，铁建重工还搭建起全球最大的主轴承工况模仿归纳实验台，处理了大型低速重载主轴承难以实验验证的国际性难题。

2023年10月，国产8.61米主轴承成功下线，标志着铁建重工打破了资料、工艺、规划、验证四大技能难题，完成了直径3米到8.61米主轴承产品型谱规划制作全掩盖、全国产化。

“党的二十届三中全会提出，‘统筹强化要害中心技能攻关’和‘强化企业科技立异主体位置’。这让咱们决心更足、动力更大。”麻成标说，“未来，咱们将安身破解‘卡脖子’难题，持续推动高端轴承国产化、产业化，把我国制作的手刺擦得更亮！”