硬質合金刀具的密切部件：我國首套超大盾構機主軸承研製成功

12月15日，中國科學院宣布，由該所李殿中研究員、李依依院士團隊牽頭攻關的超大型盾構機用直徑8米、重達41噸的主軸承近期已研製成功，將安裝在直徑16米級的超大型盾構機上，這標志著中國已掌握盾構機主軸承的自主設計、材料製備、精密加工、安裝調試和檢測評價等集成技術。

盾構機是隧道工程如地鐵工程建設常用的一個施工機械設備，是一個具備多種功能于一體的綜合性隧洞開挖設備，具有開挖、出土、支護、注漿、導向等功能。它的工作原理是在挖掘隧道的同時，在隧道內建設盾片，以達到支撑作用，這樣不僅能提高隧道挖掘的效率，還可以增加安全性。

從結構上來看，盾構機主要由盾體（前盾、中盾和後盾）、刀盤、主軸承、螺旋輸送機、推進油缸、鉸接油缸、盾尾、管片安裝機等零部件組成。其中，刀盤是盾構機的主要工作部件，具有開挖、穩定和攪拌功能。值得一提的是，不同的地質地層應采用不同的刀盤結構形式和硬質合金刀具。盾構刀具主要使用超粗晶硬質合金來製作，具有高硬度、高强度、耐磨損、耐衝擊、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞强度等特點，是影響盾構設備開挖效率的重要因素之一。

主軸承是盾構機刀盤驅動系統的核心部件之一，爲刀盤提供旋轉支撑。據中鎢在綫瞭解，盾構機是國民經濟建設的重要設備之一，在掘進時，它只能前進，不能倒退，所以如果主軸承一旦失效，就會造成嚴重損失。爲了保證主軸承的高承載能力和高可靠性，使用者就對主軸承的材質（軸承鋼）、成套設計、加工精度、潤滑脂油等都提出很高要求。

目前，我國的主軸承嚴重依賴進口。爲了降低對海外主軸承的依賴和製造出合格、可使用的主軸承，中科院就在2020年啓動了“高端軸承自主可控制造”戰略性先導科技專項，幷聯合相關研究所（如蘭州化學物理研究所）和企業（如洛陽新强聯回轉支承股份有限公司），先後解决主軸承材料製備、精密加工、成套設計中12項關鍵技術問題，開發出直徑3米級到8米級的盾構機主軸承共10套。

爲了製造出高純淨、高均質、高强韌和高耐磨損的軸承鋼，以及解决稀土鋼性能波動和澆口堵塞等問題，中科院研究者開發出了“低氧稀土鋼”技術。研究團隊通過控制氧含量，成功研製出的綜合力學性能優于進口産品的低氧稀土軸承鋼，其拉壓疲勞壽命提高40多倍，滾動接觸疲勞壽命提升40%。

據悉，這次研究成功的超大盾構機主軸承是目前我國製造的直徑最大、單重最大的盾構機主軸承，在運轉過程中能承載的最大軸向力達到10萬kN、徑向力達1萬kN、傾覆力矩達10萬kN·m，使用壽命超過1萬h，持續挖掘長度將超過10km。

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