穿山過河，掘土鑿巖……在年夜型工程的地道施工中，盾構機已成為不成或缺的“神兵利器”。盾構機之所以能“啃”下硬石頭，靠的是主軸承驅動刀盤，這也是裝備平安靠得住運轉的“命門”地點。
直徑18至20米的盾構機，可知足已知工程最年夜需求。與此相婚配的主軸承直徑規格為8包養網比擬.61米，此宿世界范圍內尚無研制先例。2019年7月，中國鐵建重工團體股份無限公司（以下簡稱“鐵建重工”）成立197研討design院，矢志霸佔這一難關。
四年后，直徑8.61米、重62噸，全球直徑最年夜、單體最重、承載最高的盾構機主軸承面世。日前，在接收科技日報記者采訪時，197研討design院院長麻成標驕傲地說：“從資料到工藝再到design驗證，我們完成了超年夜盾構機主軸承的全經過歷程自立生孩子，為中國制造再添一枚金牌！”
“古劍法練出‘金鐘罩’”
“在盾構機掘進經過歷程中，8.61米主軸承必需禁受住超重載、年夜偏載、頻變載等極端惡劣工況的考驗。”麻成標說，“所以，它得足夠‘硬’。”
資料與工藝，是制造夠“硬”軸承的第一道關卡。
“以主軸承的內齒圈為例，它需求一個洛氏硬度年夜于58、厚度不低于8毫米的圈層，才幹蒙受住超萬噸的載荷。”研發團隊制造工藝擔任人解金東告知科技日報記者。
這8毫米圈層，被解金東抽像地比方為內齒圈的“金鐘罩”，是主軸承練就壓不碎、磨不爛工夫的要害。但是，那時國際慣例的中碳軸承鋼淬火工藝僅能到達洛氏硬度55、概況淬深5毫米。
“硬度與厚度每晉陞一個單元，都‘難于上彼蒼’。”解金東說，軸承鋼資料包括20多種配方元素。這些元素相互影響，配比需求精準把持，每次分配都是千分之一量級。
研發團隊結合鋼鐵企業，歷經數十次技巧會商與測試，終于探索出實用于年夜直徑主軸承制造的鋼材尺度。
資料有了，還須衝破淬火工藝。
由於體積宏大，通用軸承的全體淬火工藝，無法照搬到8.61米主軸承上，只能采用概況淬火。若何保證淬火硬度、深度和平均性，成為一浩劫題。
研發職員不竭調劑思緒，部分淬火、屢次淬火……但是，這些方式固然進步了淬深，卻帶來新題目——部分穿插區域溫度彼此干預。
反復會商、多輪實驗無果。
一次偶爾的機遇，解金東在翻閱相干材料時，從“越王勾踐劍”制造包養網工藝——“覆土燒刃”中獲得啟發：以土為前言，可完善處理淬火區域溫度不均的題目。
“我們用古劍法練出了‘金鐘罩’。”麻成標說，研發團包養網隊以此為靈感，勝利開闢出一種新的耐低溫介質，溫度彼此干預的困難水到渠成。
“何不合錯誤砂輪‘脫手腳’”
硬度達標了，下一關是精準把持立體度。
浮動環是主軸承的焦點零部件，主軸承的滾子會不竭碾壓其內壁的高點。“久而久之，部分會被壓壞，形成‘千里之堤潰于蟻穴’。”麻成標說明，浮動環的內壁必需足夠“平”。
與之前鐵建重工研制的直徑3米主軸承比擬，8.61米主軸承份量增添約8倍，內壁圓域面積增年夜近9倍。“但立體度的把持請求卻不克不及下降，仍要小于20微米。這相當于壁面升沉不克不及跨越一張A4紙厚度的五分之一。”麻成標說。
“剛開端，我們研制的浮動環一直無法知足design請求。”解金東先容，由于浮動環厚度薄、面積年夜，長時光加工調劑其立體度后，底本曲率平均的年夜圓環如同一盤“甩面”，呈現了肉眼可見的歪曲。
專家們屢次現場會診，終于探明“病因”——用于修整立體度的砂輪，與浮動環長時光、年夜面積接觸摩擦，招致后者受熱過高發生變形。
必需想法下降溫度！噴水冷卻、變一次加工為屢次加工……多種方法均告掉敗。
“既然與砂輪接觸面年夜，包養何不合錯誤砂輪‘脫手腳’？”有人突發奇想。
說干就干！研發職員細心研討砂輪的任務機制與運轉軌跡，在調劑砂輪外形高低足了工夫。“削減接觸面的同時，我們要確保砂輪的運轉軌跡籠罩內壁的每一處。”解金東說。
一次次修型調劑、測實驗證，團隊終于design出一款全新外型的砂輪，勝利加工出合適立體度請求的浮動環。
砂輪改革只是諸多制造工藝的“冰山一角”。研發團隊還先后霸佔了冷加工、回火、殘應力平衡等20余種制造工藝困難，開創“超年夜尺寸薄壁環件淬火后變形把持”“高緊密磨削加工”“高淬硬齒面硬銑”等技巧。
“用數據反推design方式”
為順應復雜工況，每一臺盾構機都須依據工程請求“量身定制”。這也意味著主軸承要按需打造。
“此前，我們能造主軸承，卻不克不及design。”197研討design院design所技巧員陳浩林告知記者，每次調劑主軸承相干design，數據都需求發給國外廠商停止驗證，周期長達2個多月。
“時光久不說，外商每年還會按比例跌價。”麻成標說，在攻關8.61米主軸承伊始，研發團隊就下定了決計，“必需完成自立design。”
“我們邊制造、邊探索。一個部件造出來了，就用實驗數據反推其design方式。”麻成標先容。
這無疑是個艱巨的經過歷程。
有一次，過程被要害盤算公式卡住。“design職員算到頭暈眼花，照舊對不上實驗數據。”陳浩林回想，大師仿佛走進了一條“逝世胡同”。
研發職員夜以繼日地研討，眼光終極聚焦到公式參數上。4組參數，每組200余種組合，歷經800屢次盤算調劑……在斷定一系列參數后，盤算公式得以勝利論證。
為了剖析盤算成果，團隊又應用鐵建重工多年積聚的大批施工經歷與數據，構建出仿真模子。
“經由過程實際盤算和仿真剖析研討，我們勝利開闢出主軸承公用design與仿真軟件，完成了‘工程實際盤算+模仿仿真剖析+工況模仿實驗+工程利用驗證’閉環design驗證系統。”陳浩林說。
在此基本上，鐵建重工還搭建起全球最年夜的主軸承工況模仿綜合實驗臺，處理了年夜型低速重載主軸承難以實驗驗證的世界性困難。
2023年10月，國產8.61米主軸承勝利下線，標志著鐵建重工衝破了資料、工藝、design、驗證四年夜技巧困難，完成了直徑3米到8.61米主軸承產物型譜design制造全籠罩、全國產化。
“黨的二十屆三中全會提出，‘兼顧強化要害焦點技巧攻關’和‘強化企業科技立異主體位置’。這讓大師信念更足、動力更年夜。”麻成標說，“將來，我們將安身破解‘洽商’困難，持續推動高端軸承國產化、財產化，把中國制造的手刺擦得更亮！”（記者 矯陽 孫瑜）