中國盾構機的“前世”與“今生”

Tips:轉盤軸承

盾構掘進機是地面下暗挖施工隧道的專用工程機械，它具有一個可以移動的鋼結構外殼(盾殼)，內裝有開挖、排土、拼裝和推進等機械裝置，可以進行開挖、支護、襯砌等多種作業的一體化施工，被廣泛應用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電隧道工程建設。目前，在歐美等發工業發達國家使用盾構機進行施工的城市隧道已占90%以上。現代盾構機掘進機集液壓、機電控制、測控、計算機、材料等各類技術于一體，屬于技術密集型產品。

隨著國家基礎建設的大規模實施，由城市交通、水利、能源等工程都將擁有大規模的隧道建設任務，我國各類盾構機市場將超過200億元的產值，但是令人遺憾的是長期以來進口盾構機充斥著市場，德國和日本多家公司的盾構機市場占有率一直到90%以上。可喜的是，2002年國家科技部等四部門加入國家863計劃，隨著“先進號”、“中鐵一號”等一批具有自主知識產權的國產盾構機的出現，打破了進口盾構機一統天下的局面。在盾構機設計方面，要適應粘土、粉土、礫土、卵石土及富含水等多種復雜的地層，又要在這些地層穩定的開挖和安全的掘進，盾構機不僅要有絕對的技術先進性、經濟性、而且對許多配套零部件的性能要求高。現階段國內盾構機配套零部件生產技術的落后。如“先進號”、“中鐵一號”雖然國產化率等到了60%-70%，尤其是盾構機上采用的關鍵部件如：軸承卻需要進口。

盾構驅動大型轉盤軸承及其密封是盾構機中核心部件，是決定盾構機使用壽命關系到整個盾構機施工過程的進度和安全，由于大軸承屬于特大型軸承，在制造過程中屬于單件生產，生產成本高，如果沒有合理的時機和壽命分析將造成巨大的經濟損失。盾構機軸承研發與制造有以下難點：

在盾構機作業中，大軸承承受力盤掘進時的巨大的推力和傾覆力矩并將其傳遞給刀盤：承受刀盤驅動系統的巨大回轉力矩，將其傳遞給刀盤使其回轉；聯接刀盤和刀盤支承并承受起重量，此外由于刀盤在掘進過程中與開挖面產生沖擊載荷對大軸承產生影響。

在盾構機中大轉盤軸承使用壽命一般在1000小時左右，這一壽命保證盾構機掘進10公里比更換軸承。

密封系統也是軸承的一關鍵部件，該系統位于大軸承的前端，阻止泥沙進入軸承內部，保證盾構機的正常使用起到了關鍵作用。

由上可以得出盾構機驅動打轉盤軸承不同于一般的標準表軸承，它具有很強的針對性，受力復雜，而且具有較高的可靠性和壽命，這就對軸承的材料，軸承的加工工藝，軸承的檢測技術提出了較高的要求。因此盾構機大轉盤軸承素有轉盤軸承“皇冠上的明珠”之稱。其核心技術一直被美國的ANDREWS軸承公司，日本NSK、瑞典的skf所掌握的。

國內盾構機產業對于發達國家而言起步較晚，但在國家相關產業政策的扶持下，經過多年的發展以精確的了較大的進步。如上海隧道工程股份公司實現了整機零部件國產化，擁有自主知識產權，尤其是制約國產盾構的關鍵零部件，主機軸承，經過上海隧道工程股份公司與洛陽市世必愛精誠合作，由洛陽世必愛特種軸承有限公司率先在國內同行業中研制出盾構機主機軸承，經測試完全符合工況要求，打破了國外核心零部件壟斷，同時價格為國外同類產品的幾十分之一，為國產盾構機的自主研發與生產打下了堅實的基礎。

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