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科技:中国掘进机接近世界最先进水平 但主轴承全部靠进口

2018-06-07 09:40 来源:观察者网

掘进机,轴承

  主轴承,有全断面隧道掘进机(简称掘进机)的“心脏”之称,承担着掘进机运转过程的主要载荷,是刀盘驱动系统的关键部件,工作所处状况十分恶劣。

  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5000多吨,是当前地下空间施工最先进的装备。每台价值从数千万元至两三亿元不等。

  据《科技日报》7日报道,中国铁建重工集团中央研究总院梅勇兵博士告诉记者,“就整机制造能力而言,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。”

 

  2014年6月,全断面隧道掘进机进行组装调试

  承受巨大载荷和强烈温升

  掘进机主轴承工作环境非常恶劣,要承受高速旋转、巨大载荷和强烈温升。

  “掘进机工作的地质具有未知和突变的特点,加上刀盘滚刀破岩时的突变载荷,使得主轴承必须承受住持续、突变和各个方向的载荷。”洛阳轴承研究所有限公司李云峰博士说。

  以直径15米掘进机为例,整机重4500吨,主轴承所在主机重2800吨,轴承连接的前部刀盘就达520吨;掘进机动力来自28组千斤顶,最大推力达22500吨,掘进速度最大每分钟5厘米。“要传送这样大的推力,掘进机需配备7米大直径的主轴承,滚动体沿圆周滚动的线速度为220米/分钟。”李云峰说。

  在地下密闭的工作空间,主轴承还因长时间连续工作产生摩擦热,温度从20摄氏度最高升至120摄氏度。

  “巨大载荷和强烈的温升,不仅极大地降低了轴承材料的刚度,也使其强度大幅退化。”李云峰认为,这种工况,对掘进机主轴承的可靠性指标要求十分严苛。

  因技术含量高,单个主轴承成本约占掘进机的1/20左右,是掘进机所有零件中最值钱的。

  “在既定施工段,若掘进机主轴承出现故障,进行现场维修或更换极为困难,甚至不可行。”梅勇兵说,这要求主轴承不能出任何故障,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。

  据介绍,我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。

  尺寸巨大结构最复杂,制造需要上百道工序

  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,主要由套圈、滚子和保持架3部分组成。

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