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行業(yè)新聞

鐵建重工劉飛香:攻克超大直徑盾構(gòu)機主軸承核心關(guān)鍵技術(shù)

發(fā)布時間:2023-10-13 14:52:07            文章來源:天極網(wǎng)

10月12日,由中國鐵建重工集團股份有限公司首席科學(xué)家劉飛香領(lǐng)銜自主研制的直徑8.61米盾構(gòu)機主軸承在長沙第二產(chǎn)業(yè)園下線,這是迄今全球最大直徑整體式盾構(gòu)機主軸承,突破了當(dāng)前盾構(gòu)機主軸承研制能力的“天花板”,國產(chǎn)高端地下掘進裝備從此有了全系列具備自主知識產(chǎn)權(quán)的“中國心”。

盾構(gòu)機是地下工程智能成套裝備的“王者”,而主軸承是盾構(gòu)機的“心臟”。這顆“心臟”直面盾構(gòu)機超重載、大偏載、頻變載等極端惡劣工況的考驗,需要滿足高可靠、長壽命等關(guān)鍵性能要求,其材料、設(shè)計、制造與試驗難度極大,處于大型高端精密軸承產(chǎn)業(yè)鏈最頂端,被列入制約我國工業(yè)發(fā)展的35項“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù),是盾構(gòu)機全產(chǎn)業(yè)鏈自主化的“最后一環(huán)”。

如果把盾構(gòu)機主軸承產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新比喻為攀登高峰,那么攻克全球超大直徑主軸承則好比沖頂珠穆朗瑪峰。為攻克代表世界最高水平、頂尖難度的8.61米超大直徑主軸承,劉飛香帶領(lǐng)團隊在材料、設(shè)計、工藝、試驗等技術(shù)攻關(guān)中不斷闖關(guān)奪隘,取得突破。

為確保軸承鋼在大尺寸、高噸位、大斷面下滿足極其嚴(yán)苛、超高性能要求,劉飛香帶領(lǐng)團隊聯(lián)合國內(nèi)頂尖特鋼企業(yè),深入研究材料元素匹配優(yōu)化設(shè)計及夾雜物、碳化物控制技術(shù),成功研制了高純凈度、高均勻性、高淬透性、高淬硬性的長壽命軸承鋼,接觸疲勞壽命顯著提升,打破了主軸承傳統(tǒng)材料疲勞壽命瓶頸。

為掌握產(chǎn)品正向設(shè)計理論,解決主軸承自主設(shè)計理論技術(shù)靠測、靠猜、靠仿的問題,劉飛香率領(lǐng)團隊嘗試了上百種材料和工藝,開展了上千組理論校驗和設(shè)計優(yōu)化,分析了上萬組檢測及試驗數(shù)據(jù),歷經(jīng)3米至7.6米直徑多規(guī)格主軸承從無到有的突破和從設(shè)計-制造-試驗的閉環(huán)驗證提升,最終實現(xiàn)了8.61米主軸承自主設(shè)計從有到優(yōu)的飛躍。

為解決主軸承因尺寸超大、精度超高而帶來倍增的工藝難題,劉飛香牽頭深入探究覆蓋鍛件、熱處理、機加工全流程的變形驅(qū)動規(guī)律,開發(fā)不同結(jié)構(gòu)型面、淬硬深度、加工工況下具備高適應(yīng)性、高匹配性的工藝參數(shù)優(yōu)化方法,攻克了超大尺寸薄壁環(huán)件變形控制、大模數(shù)極硬齒加工、復(fù)雜型面熱處理等核心關(guān)鍵技術(shù)。

為充分驗證自主研制主軸承適應(yīng)復(fù)雜嚴(yán)苛工況的長壽命服役能力,劉飛香帶領(lǐng)團隊復(fù)刻多種規(guī)格主軸承在軟土、硬巖、軟硬不均等地質(zhì)下的工況模擬試驗,開展主軸承加載萬噸級載荷的模擬試驗和全譜系主軸承的試驗驗證,為保證產(chǎn)品安全可靠提供有力支撐。

目前,在劉飛香的牽頭主持下,鐵建重工已完成從中小直徑到超大直徑主軸承的完全自主研制,實現(xiàn)了從直徑3米到8.61米主軸承產(chǎn)品型譜的全覆蓋、全國產(chǎn)化,國產(chǎn)超大直徑主軸承研制及產(chǎn)業(yè)化能力已躋身世界先進水平,對提升我國高端裝備制造水平,強化重大裝備核心競爭力具有重要意義。

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