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行業(yè)新聞
國產(chǎn)盾構(gòu)機有了全系列“中國心”
時間:2024-03-07    來源:科技日報    分享:
主軸承是盾構(gòu)機的“心臟”部件。它是盾構(gòu)機在服役期間唯一不能更換的部件,需要直面盾構(gòu)機超重載、大偏載、頻變載等極端惡劣工況考驗。主軸承成型后,一旦損壞,上億元的盾構(gòu)機將面臨報廢的危險,整個工程的成本也將成倍增長。

近日,在湖南長沙的中國鐵建重工集團股份有限公司(以下簡稱鐵建重工)第二產(chǎn)業(yè)園,一間代號為“197”的廠房里,直徑從3米至8.6米的多個“大鐵環(huán)”正被加工制造中。

  這些“大鐵環(huán)”叫主軸承,是盾構(gòu)機的“心臟”部件。它是盾構(gòu)機在服役期間唯一不能更換的部件,需要直面盾構(gòu)機超重載、大偏載、頻變載等極端惡劣工況考驗。主軸承成型后,一旦損壞,上億元的盾構(gòu)機將面臨報廢的危險,整個工程的成本也將成倍增長。

  盾構(gòu)機主軸承的制造曾是制約我國工業(yè)發(fā)展的難題?!皩崿F(xiàn)高水平科技自立自強,就必須開展更多創(chuàng)新性研究,突破關(guān)鍵性技術(shù)難題?!比珖舜蟠?、鐵建重工首席科學(xué)家劉飛香說,中國盾構(gòu)機產(chǎn)業(yè)不僅要做到整機技術(shù)全球領(lǐng)先、市場份額全球最大,還要實現(xiàn)關(guān)鍵系統(tǒng)自主可控。

  近年來,鐵建重工依托新型舉國體制優(yōu)勢,加強政產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新,針對重載大型軸承、控制系統(tǒng)、減速機、液壓泵馬達等盾構(gòu)機關(guān)鍵零部件開展自主攻關(guān),實現(xiàn)了關(guān)鍵零部件完全自主可控。

  “主軸承的服役壽命與可靠性受到材料、設(shè)計、制造技術(shù)等多種關(guān)鍵因素制約,研制難度隨尺寸增加而倍增。”說到我國盾構(gòu)機產(chǎn)業(yè)的薄弱環(huán)節(jié),劉飛香感觸很深,“過去國外企業(yè)不僅在技術(shù)上卡我們,還逐年提高漲價幅度?!?/p>

  主軸承研制到底有多難?劉飛香總結(jié)出四大難點:材料難、設(shè)計難、制造難、試驗難。

  以超大直徑主軸承為例,其滾道直徑達數(shù)米,平面度要小于20微米,相當(dāng)于一張A4紙厚度的五分之一,直線度要小于8微米,只有頭發(fā)絲的十分之一。這樣的加工制造過程無異于“在頭發(fā)上刻字,在米粒上雕花”。

  2019年7月,劉飛香牽頭成立研發(fā)攻關(guān)團隊,聯(lián)合上下游企業(yè)、高等院校協(xié)同攻關(guān),嘗試了上百種材料和工藝,并進行實地試驗,對上萬組數(shù)據(jù)進行分析。2023年10月,團隊研制成功直徑8.61米盾構(gòu)機主軸承。這標(biāo)志著我國徹底攻克并自主掌握了盾構(gòu)機主軸承從材料、設(shè)計到制造、試驗的全過程關(guān)鍵核心技術(shù),使國產(chǎn)盾構(gòu)機有了全系列“中國心”。

  在不斷攻克核心技術(shù)的同時,鐵建重工加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型,通過數(shù)字化賦能,創(chuàng)新打造了一套盾構(gòu)機數(shù)字孿生系統(tǒng),讓大國重器迸發(fā)“數(shù)智”力量。

  “這套系統(tǒng)通過實時搜集工程施工數(shù)據(jù),如盾構(gòu)機各種零部件的運行數(shù)據(jù)、地下環(huán)境數(shù)據(jù)等,再經(jīng)過系統(tǒng)分析,遠程在線實時幫助技術(shù)人員針對現(xiàn)役機型做出操作決策,并對下一代產(chǎn)品優(yōu)化升級提供大數(shù)據(jù)支撐。”劉飛香表示,數(shù)字孿生技術(shù)打破了虛實界限,避免了以往現(xiàn)場人工勘察而出現(xiàn)的誤差,實現(xiàn)風(fēng)險關(guān)口前移。

  如今,鐵建重工的地下工程裝備數(shù)字孿生系統(tǒng)已向盾構(gòu)機、鉆爆法裝備和煤礦裝備領(lǐng)域延伸,廣泛用于國內(nèi)外鐵路、公路、礦山、水利等大型工程建設(shè)。

  從破局突圍到全球領(lǐng)先,如何讓包括中國盾構(gòu)機產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的國內(nèi)高端制造業(yè)持續(xù)領(lǐng)跑?劉飛香認為,要把做強高端制造業(yè)作為高質(zhì)量發(fā)展的基石,通過攻克關(guān)鍵技術(shù),讓產(chǎn)業(yè)短板不短,攻關(guān)智能化技術(shù),讓產(chǎn)業(yè)長板更長,用高質(zhì)量產(chǎn)業(yè)托舉經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展。


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