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。