科技：中国掘进机接近世界最先进水平 但主轴承全部靠进口(2)

　　“掘进机主轴承尺寸庞大，在安装方式上迥异于传统滚动轴承，必须采用螺栓与主机联接的方式，这样就需要安装孔。”李云峰说，安装传统应用领域的轴承，一般采用通过内、外圈与主机部件配合的方式，孔的数量通常是个位数。

　　以直径6.34米掘进机配套主轴承为例，其直径3米，有20个安装孔、40个注油孔、20个连接孔和10个定位孔，整套轴承零件总数达到600多个。

　　“这么多的孔，使设计和加工过程如趟雷区，务必时刻保持高度小心，避免相互干涉。”李云峰说，如果因设计人员有一丁点疏忽，在安装孔的位置圆周基准上出现丝毫错误，依图加工后都会造成大量废品。

　　除规模庞大的孔外，因尺寸原因，掘进机主轴承的截面与节圆的直径比，远小于传统滚动轴承。“掘进机主轴承套圈属于薄壁环构件，在重载条件下，难以避免套圈的结构变形，这些都增加了其力学响应的复杂性。”李云峰说。

　　国外现代掘进机实践已近百年，除原材料的强度远超国产外，在设计和工艺上更具超强的实力。“无论是主轴承工作载荷的确切理论数据，还是工程实测数据，都非常完善，为其设计和建模提供了真实而丰富的依据。”李云峰说。

　　当前，世界上能研制掘进机主轴承的企业仅四家，分别是德国的罗特艾德、IMO、FAG和瑞典的SKF，其中，罗特艾德占有全球全断面隧道掘进机领域绝大部分市场份额。

　　据悉，罗特艾德公司制造的主轴承技术和工艺水平最高，其生产的主轴承直径已突破7米多，装配于多台14米直径的掘进机，掘进隧道长度累计已超过50公里。

　　随着隧道建造技术的发展，隧洞设计的里程和直径也越来越大，往往要求单个主轴承的设计寿命达20公里以上，轴承直径6米以上，从而进一步加大了掘进机主轴承的技术研发难题。“直径若超过8米，轴承结构就需要分块设计了。”李云峰说。

　　掌握直径3米核心技术，实验寿命等同国外同类产品

　　除受材料因素制约外，在设计和工艺上，国产掘进机主轴承与国外产品都存在很大差距。

　　“国内现有的滚动轴承理论，是基于刚性套圈假设，不适于分析掘进机主轴承的内部受力状况。”洛阳轴承研究所有限公司董事长王景华说，我国掘进机制造历史仅十余年，所有数据都非常匮乏，设计计算只能输入估算的载荷，如此设计的轴承难以匹配实际的工况。

　　王景华还介绍说，国外知名轴承企业更注重轴承与主机结构的匹配，在设计时，将轴承视为主机的组成部分，二者协同进行。

　　反观国内，轴承与主机的设计则“各自为政”，相互独立。“相互不熟悉，主轴承根本无法响应主机环境的力学行为。”李云峰说，要适应主机环境的力学行为，需要十分复杂的动力学模型、工程数据和数值计算平台，国外轴承设计的合理性，是通过大量实验验证的，并积累了大量工程数据，这些方面在我国几乎全是空白。