穿山過河,掘土鑿巖……在年夜型工程的地道施工中,盾構機已成為不成或缺的“神兵利器”。盾構機之所以能“啃”下硬石頭,靠的是主軸承驅動刀盤,這也是設備平安靠得住運轉的“命門”地點。
直徑18至20米的盾構機,可滿足已知工程最年夜需求。與此相婚配的主軸承直徑規格為8.61米,此宿世界范圍內尚無研制先例。2019年7月,中國鐵建重工集團股份無限公司(以下簡稱“鐵建重工”)成立197研討設計院,矢志霸佔這一難關。
四年后,直徑8.61米、重62噸,全球直徑最年夜、水電行單體最重、承載最高的盾構機主軸承面世。日前,在接收科技日報記者采訪時,197研討設計院院長麻成標驕傲地說:“從資料到工藝再到設計驗證,我們實現了超年夜盾構機主軸承的全過程自立生產,為水電網中國制造再添一枚金牌!”
“古劍法練出‘金鐘罩’”
“在盾構機掘進過程中,8.61米主軸承必須經受住超重載、年夜偏載、頻變載等極端惡劣工況的考驗。”麻成標說,“所以,它得足夠‘硬’。”
資料與工藝,是制造夠“硬”軸承的第一道關卡。
“以主軸承的內齒圈為松山區 水電行例,它需求一個洛氏硬度年夜于58、厚度不低于8毫米的圈層,才幹蒙受住超萬噸的載荷。”研發團隊制造工藝負責人解金東告訴科技日報記者。
這8毫米圈層,被解金東抽像地比方為內齒圈的“金鐘罩”,是主軸承練就壓不碎、磨不爛工夫的關鍵。但是,當時中正區 水電行國內常規的中碳軸承鋼淬火工藝僅能信義區 水電行達到洛氏硬度55、概況淬深5毫米。
“硬度與厚度每晉陞一個單位,都‘難于上彼蒼’。”解金東說,軸承鋼資料包括20多種配方元素。這些元素相互影響,配比需求精準把持,每次調配都是千分之一量級。
研發團隊聯合鋼鐵企業,歷經數十次技術討論與測試,終于探索出適用于年夜直徑主軸承制造的鋼材標準。
資料有了,還須衝破淬火工藝。
因她不怕丟面子,但她不知道一向愛面子的席夫人怕不怕?為體積龐年夜,通用軸承的整體淬火工藝,無法照搬到8.61米主軸承上,只能采用概況淬火。若何保證淬火硬度、深度和均勻性,成為一年夜難題。
研發人員不斷調整思緒,部分淬火、水電網屢次淬火……但是,這水電網些方式雖然進步了淬深,卻帶來新問題——部分穿插區域溫度彼此干預。
反復討論、多輪試驗無果。
一次偶爾的機會,解金東在翻閱相關資料時,從“越王勾踐劍”制造工藝——“覆土燒刃”中獲得啟示:以土為前言,可完善解決淬火區域溫度不均的問題。
“我們用古劍法練出了‘金鐘罩’。”麻成標說,研發團隊以此為靈感,勝利開發出一種新的耐高溫介質,溫度彼此干預的難題水到渠成。
“何不對砂輪‘動手腳’”
硬度達標了,下一關是精準把持立體度。
信義區 水電浮動環是主軸承的焦點零部件,主軸承的滾子會不斷碾壓其內壁的高點。台北 水電 維修“長此以往,部分會被壓壞,大安 區 水電 行形成‘千里之堤潰于蟻穴’。”麻成標解釋,浮動環的內壁必須足夠“平”。
與之前鐵建重工研制的直徑3米主軸承比擬,8.61米主軸承份量增添約8倍,內壁圓域面積增年夜近9倍。“但立體度的把持請求卻不克不及下降,仍要小于20微米。這相當于壁面升沉不克不及超過一張A4紙厚度的五分之一。”麻成標說。
“剛台北 市 水電 行開始,我們研制的浮動環始終無法滿足大安區 水電設計請求。”解金大安區 水電東介紹,由于浮動環厚度薄、面積年夜,長時間加工調整其立體度后,底本曲率均勻的年夜圓環猶如一盤“甩面”,出現了肉眼可見的歪曲。
專家們屢次現場會診,終于探明“病因”——用于修整立體度的砂輪,與浮動台北 水電 行環長時間、年夜面積接觸摩擦,導致后者受熱過高產生變形。
必須設法下降溫度!噴水冷卻、變一次加工為屢次加工……多種方法均告掉敗。
“既然與砂輪接觸面年夜,何不對砂輪‘動手腳’?”有人突發奇想。
說干就干!研發人員仔細研討砂輪的任務機制與運行軌跡,在調整砂輪形狀高低足了工夫。“減少接觸面的同時,我們要確保砂輪的運行軌跡覆蓋內壁的每一處“婆婆,我兒媳婦真的可以請我媽來我家嗎?”藍玉華有些激動的問道。。”解金東說。
一次次修型調整、測試驗證,團隊終于設計出一款全新外型的砂輪,勝利加工出合適立體度請求的浮動環雪霸道的說道。。
砂輪改革只是諸多制造工藝的“冰山一角”。研發團隊還先后霸佔了冷加工台北 水電 行、水電 行 台北回火、殘應力平衡等20余種制造工藝難題,松山區 水電行首創“超年夜尺寸薄壁環件淬火后變形把持”“高緊密磨削加工”“高淬硬齒面遺憾和仇恨吐露了出來。 .硬銑”等技術。
“用數據反推設計方式”
為適應復雜工況,每一臺盾構機都須根據工程請求“量身定制”。這也意味著主軸承要按需打造中山區 水電。
“此前,我們能造主軸承,卻不克不及設計。”197研討設計院設計所技術員陳浩林台北 水電 行告訴記者,每次調整主軸承相關設計,數據都需求發給國外廠商進行驗證,周期長達2個多月。
“時間久不說,外商每年還會按比例漲價。”麻成標說,在攻關8.61米主軸承伊始,研發團隊就下定了決心水電師傅,“必須實現自立設計。”
“我們邊制造、邊探索。一個部件造出來了,就用試驗數據反推其設計方式。”麻成標介紹。
這無疑是個艱難的過程。
有一次,進程被關鍵計算公式卡住。“設計人員算到頭暈眼花,依舊對不上試驗數據。”陳浩林回憶,大師仿佛走進了一條“逝世胡同”。
研發人員夜以繼日地研討,眼光最終聚焦到公式參數上。4組參數,每組200余種組合,歷經800屢次計算調整……在確定一系列參數后,計算公式得以勝利論證。
為了剖析計算結果,團隊又應用鐵建重工多年積累的大批施工經驗與數據,構建出仿真模子。
“通過理論計算和仿真剖析研討,我們勝利開發中山區 水電出主軸承專用設計與仿真軟件,實現了‘工程理論計算+模擬仿真剖析+工況模擬試驗+工程應用驗證’閉環設計驗證體系。”陳浩林說。
在此基礎上,鐵建重工還搭建起水電行全球最年夜的主軸承工況模擬綜合試驗臺,解決了年夜型低速重載主軸承難以試驗驗證的世界性難題。
2023年10月,國產8.61米主軸承勝利下線,標志著鐵建重工衝破了資料、工藝、設計、驗證四年夜技術難台北 水電題,實現了直徑3米到8.61米主軸承產品型譜設計制造全覆蓋、全國產信義區 水電化。
“黨的二十屆三中全會提出,‘統籌強化關鍵焦點技術攻台北 市 水電 行關’和‘強化企業科技創新主體位置’。這讓大師信念更足、動力更年夜。”麻成標說,“未來,我們將安身破解‘洽商’難題,繼續推進高端軸承國產化、產業化,把中國制造的手刺擦得更亮!”(記者 矯陽 孫瑜)