論我國重大技術(shù)裝備軸承的自主安全可控（5）——盾構機主軸承

5 盾構機主軸承

5.1 軸承類(lèi)型

盾構機是集機械、電氣、液壓、光學(xué)、力學(xué)、氣動(dòng)、傳感、信息、導向為一體，能夠完成掘進(jìn)、支護、出渣等施工工序并進(jìn)行連續作業(yè)的工廠(chǎng)化流水線(xiàn)式作業(yè)的隧道施工裝備，被譽(yù)為“工程機械之王”，是衡量一個(gè)國家裝備制造業(yè)水平的重大關(guān)鍵裝備。隨著(zhù)我國城市地鐵、鐵路隧道、公路隧道、水利工程、城市市政燃氣管道工程、排污管道工程、供熱供冷管道工程、電纜管道工程盾構法施工的全面鋪開(kāi)，盾構機市場(chǎng)總需求呈快速增長(cháng)趨勢，也給盾構機軸承帶來(lái)廣闊的市場(chǎng)。

刀盤(pán)是盾構機的關(guān)鍵部件，在隧道掘進(jìn)過(guò)程中發(fā)揮著(zhù)重要作用。刀盤(pán)系統中的主軸承是傳遞掘進(jìn)動(dòng)力和運動(dòng)的核心零件，在工作中承受著(zhù)巨大的軸向力、傾覆力矩和一定的徑向力，其性能、壽命和可靠性直接影響盾構機的施工進(jìn)度、安全和掘進(jìn)里程。小尺寸盾構機主軸承通常采用四點(diǎn)接觸球和交叉圓柱滾子結構，個(gè)別有雙列圓錐滾子結構。量大面廣的盾構機主軸承主要有三排三列圓柱滾子組合軸承和三排四列圓柱滾子組合軸承，其中最常用的三排三列圓柱滾子組合軸承可分為內齒式(圖13)和外齒式(圖14)。

圖13 土壓平衡盾構機內齒式主軸承

Fig.13 Inner tooth main bearing for earth pressure balance shield machine

5.3 市場(chǎng)需求

全球已累計生產(chǎn)盾構機超過(guò)10 000臺，保有量達5 000多臺，年需求量300~500臺。目前，我國已成為世界上生產(chǎn)和使用盾構機最多的國家，每年需求量約400臺(其中國產(chǎn)約300臺)。另外，國內在役的盾構機約1 800余臺，這些盾構機主軸承超過(guò)設計壽命后均需要維修和更換。按上述數據粗略估計，盾構機主軸承的年需求量達400套、約12億元。

5.4 自主化

經(jīng)過(guò)艱苦努力，我國已實(shí)現盾構機國產(chǎn)化并向國外出口，但盾構機主軸承仍全部依賴(lài)進(jìn)口，主要采用ROTHE ERDE，SKF，ROBALLO，KOYO，IMO等幾家公司的產(chǎn)品。國家科技部從2007年開(kāi)始布局盾構機主軸承的國產(chǎn)化研發(fā)，經(jīng)過(guò)十多年的努力，盾構機主軸承的研發(fā)已具備一定基礎。洛陽(yáng)LYC軸承有限公司與中鐵隧道集團聯(lián)合攻關(guān)研制的國內首套φ6.28 m盾構機主軸承已于2016年9月下線(xiàn)并應用于合肥地鐵3號線(xiàn)的盾構施工，至2018年3月，經(jīng)過(guò)一年多的施工應用，累計掘進(jìn)里程2369.65 m，順利完成標段工程。2019年1月14日，洛陽(yáng)LYC軸承有限公司與中鐵隧道集團合作研制的φ11 m盾構機主軸承下線(xiàn)并成功應用于舟山海底隧道的施工。2021年年初，中交天和機械設備有限公司自主研發(fā)制造的我國最大直徑(16.07 m)泥水平衡盾構機“運河號”下線(xiàn)，其裝配了洛陽(yáng)軸承研究所有限公司開(kāi)發(fā)的特大型管片拼裝機轉盤(pán)軸承。

盾構機主軸承是可靠性、安全性要求極高的產(chǎn)品，其自主化任重而道遠，需要花真功夫，下大力氣，產(chǎn)學(xué)研用緊密合作，積極慎重地推進(jìn)盾構機主軸承的研發(fā)→工程化→產(chǎn)業(yè)化，最終實(shí)現自主安全可控的目標。

（參考文獻略）

來(lái)源：《軸承》2022年1期（節選）

 軸研所公眾號        軸承雜志社公眾號