轴承部件

4月27日，中国科学院兰州化学物理研究所和西北轴承股份有限公司、宁夏宝塔石化科技实业发展有限公司在银川签订合作协议联合共建&ldquo 高性能轴承强化与润滑材料联合研发中心&rdquo ，兰州化物所学术委员会主任薛群基致辞。　　 4月27日，中国科学院兰州化学物理研究所和西北轴承股份有限公司、宁夏宝塔石化科技实业发展有限公司在银川签订合作协议联合共建&ldquo 高性能轴承强化与润滑材料联合研发中心&rdquo 。　　 4月27日，中国科学院兰州化学物理研究所和西北轴承股份有限公司、宁夏宝塔石化科技实业发展有限公司在银川签订合作协议联合共建&ldquo 高性能轴承强化与润滑材料联合研发中心&rdquo ，并举行中心揭牌仪式。图为薛群基和马希荣为中心揭牌 。 　　5月4日 据中科院兰州化物所官网报道：4月27日，中国科学院兰州化学物理研究所和西北轴承股份有限公司、宁夏宝塔石化科技实业发展有限公司在银川签订合作协议联合共建&ldquo 高性能轴承强化与润滑材料联合研发中心&rdquo ，并举行中心揭牌仪式。 　　兰州化物所学术委员会主任薛群基院士、党委书记兼副所长王齐华、科研一处处长张兵、国体润滑国家重点实验室副主任王立平以及实验室相关人员出席了仪式。 　　仪式上，薛群基、王齐华、宁夏回族自治区科技厅副厅长马希荣分别致辞。薛群基指出，轴承是重大装备的基础零部件，集成了诸多设计理论和制造技术，体现了国家极端制造能力和制造水平，是国民经济和高技术领域重大设备的重要基础保障，而我国轴承企业研发的投入处于较低水平，迫切需要国内有研发实力的研究所与轴承企业联合，加强对轴承前沿技术的研发。王齐华表示，希望通过建设联合研发中心，构建三方长期密切的合作关系，从而促进轴承以及轴承润滑材料领域的科学研究，推动相关产业的发展。马希荣代表宁夏回族自治区对联合研发中心的成立表示祝贺，并希望兰州化物所通过多种渠道加强与宁夏的企业合作，促进当地经济的发展。 　　联合研发中心是在框架协议指导下共同管理和运作的技术合作联合体，其宗旨是合理配置人才资源，发挥技术优势，通过联合研发和合作项目共同开发、研究先进润滑技术、表面工程技术和新材料技术，推动我国高性能轴承产品的开发应用。中心将以轴承强化与润滑一体化表面加工技术、轴承特种润滑油脂等新材料的应用，轴承材料可靠性分析以及高技术领域用轴承固体润滑表面处理技术的相关研发为重点，并根据各方需要扩展研究领域。中心将充分利用兰州化物所和相关高等院校应用研究的最新成果和企业在中试放大以及工业生产等方面的资源，加速高性能滚动轴承相关领域科技成果的转化。 　　期间，兰州化物所和西北轴承股份有限公司还签订了轴承表面类金刚石薄膜技术的专利实施许可协议合同。根据合同，兰州化物所将所研发的类金刚石薄膜专利技术用于西北轴承股份有限公司高端轴承产品的提升，并协助西北轴承股份有限公司建立一条轴承表面类金刚石复合薄膜的中试生产线。 　　西北轴承股份有限公司创建于1965年，1996年改制上市，成为中国轴承行业第一家上市公司。经过近半个世纪的建设发展，西北轴承跨入了中国机械500强和中国轴承50强行列，是我国西部地区最大的专业化轴承生产企业，生产外径40毫米至3500毫米的九大类型滚动轴承4000多种。产品广泛应用于石油机械、冶金机械、重载汽车、工程机械、化工机械、建筑机械、风力发电及机床、电机等行业的主机配套和维修。(

Rtec公司和德国Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology （ IWS ）联合开发的 最新高精度轴承试验机投入使用，这台轴承试验机被用户命名为：SULUTrib(Super lubricity tribometer）。 该设备被应用于轴承摩擦学性能测试，为研究院的科研工作提供了强有力的支持。相对于传统轴承试验机，该设备设计可兼顾滚动轴承和滑动轴承的超低摩擦系数的测试，用来评定轴承涂层材料在干摩擦或润滑条件下摩擦系数、磨损量等摩擦学特性，也可以做轴承的PV值试验。采用伺服电机闭环加载技术，载荷范围可达10kN（可定制更高载荷），伺服电机驱动可实现连续旋转或者摆动，可设定角度做摆动试验，用来考核轴承在不同运动条件下的摩擦学特性，也用来评定轴承寿命。 滚动轴承测试滑动轴承测试RTEC轴承试验机带有加热和测温功能，也可以实现一定电流和电压下的载流（ECR）测试，该功能可以用于新能源电车传动部位轴承的载流测试，用于评价轴承材料、涂层、润滑剂在带电条件下的摩擦学性能。滑动轴承根据安装使用位置分轴向安装的和径向安装两种，轴向安装主要用PV值来评价它的性能，就是用最高旋转线速度乘以正压力的值带表示它的使用极限工况。径向安装主要是做端面磨损实验。滑动轴承主要用在承受较高载荷，中低速条件下，船用、内燃机等。RTEC轴承试验机以其多功能性和高精度，成为评定轴承摩擦学性能的新的利器，为轴承研究和应用领域带来了新的测试技术创新。

作者：倪思洁 来源： 中国科学报穿山越岭、过江跨海，需要用到一种像穿山甲一样的挖隧道神器——盾构机。我国作为基建大国，虽然实现了盾构机的国产化，但在盾构机的核心部件——主轴承上却长期依赖进口。近期，由中科院金属研究所李殿中研究员、李依依院士团队牵头攻关的超大型盾构机用直径8米主轴承研制成功。这标志着我国已掌握盾构机主轴承的自主设计、材料制备、精密加工、安装调试和检测评价等集成技术。经国家轴承质量检验检测中心检测以及相关专家组评审，该主轴承各项技术性能指标与进口同类主轴承相当，满足超大型盾构机装机应用需求。该主轴承重达41吨，在运转过程中轴向受到相当于2500头成年亚洲象的重力作用，是目前我国制造的首套直径最大、单重最大的盾构机用主轴承，将安装在直径16米级的超大型盾构机上，用于隧道工程挖掘。被主轴承“卡”住的盾构机主轴承是盾构机刀盘驱动系统的核心关键部件。在盾构机掘进过程中，主轴承“手持”刀盘旋转切削掌子面，并为刀盘提供旋转支撑。高端轴承依赖进口是我国轴承行业的长期痛点。“关键装备中用的轴承，大量从国外购买。我们不仅买不到最好的轴承，而且无论在技术服务、供货周期还是价格方面，都受制于人。”李殿中说。为什么我国无法生产自己的高端轴承？李殿中告诉《中国科学报》，大型盾构机在掘进过程中，只能前进，不能倒退，主轴承一旦失效，会造成严重损失。为保证主轴承的高承载能力和高可靠性，制造主轴承的轴承钢要做到“高纯净”“高均质”“高强韧”“高耐磨”。这同时对主轴承成套设计、加工精度、润滑油脂等都提出了很高的要求。“我国盾构机用超大直径主轴承制造久而未决的主要原因在于制造轴承的材料和大型滚子的加工精度不过关，全流程技术链条不贯通。”李殿中说。此外，要做自己的高端轴承，还不能复制国外的材料、制造工艺或技术路线。“复制之后，国外马上会有一个新的工艺出来。如此一来，你就永远只能跟着别人跑。”李殿中说。把稀土钢变成“杀手锏”2007年，李殿中、李依依团队下决心要啃下这块“硬骨头”。他们明确了一条原则：“要有自己的‘杀手锏’技术。”“杀手锏”意味着要有优势。高端轴承制造最核心的问题是轴承钢材料。李殿中想到了稀土。稀土钢是一种高性能材料，而稀土恰恰是我国的优势资源。在工业领域，稀土被誉为“工业维生素”。由于稀土钢材料制备时，1吨钢里加100克稀土就够了，所以稀土又被称为“工业味精”。已有大量研究表明，钢中添加微量稀土能够显著提高钢的韧塑性、耐磨性、耐热性、耐蚀性等。然而，稀土钢在工业化生产时遭遇两大难题：一是工艺不顺行，存在浇口严重堵塞的问题；二是在钢中添加稀土后，钢的性能剧烈波动，存在稳定性不好的问题。由于这两大难题一直未能有效解决，我国稀土钢的研究与应用由热变冷。李殿中、李依依团队当然也面临着同样的难题。他们尝试过各种纯度的商业稀土，如999纯度的，甚至更高纯度的。与此同时，尽管钢的纯度随着行业的技术进步已经很高了，但两者结合后生产的稀土钢，性能还是不稳定。经过好几年“折腾”，就在大家几乎要放弃时，一个灵感突然出现——虽说稀土纯度很高，但钢里的夹杂物有没有可能还是来自稀土？通常，钢中添加的是镧、铈轻稀土。李殿中带着团队成员，一起去多个稀土产地，走进稀土生产企业调研，盯着看企业怎么生产稀土。李殿中发现，稀土生产过程中没有特别注意氧的问题。顺藤摸瓜，他们摸到了稀土钢性能不稳定的线索——稀土里的氧和稀土中由氧产生的夹杂物。经过大量实验、计算和表征，他们揭示了稀土在钢中的主要作用机制，开发出“低氧稀土钢”关键技术。这套关键技术中藏着“秘方”：既控制钢水的纯净度，又控制稀土的纯净度，称为“双低氧”。经过15年研发，稀土轴承钢的拉压疲劳寿命提高了40多倍，滚动接触疲劳寿命提升了40%。之后，在对比夹杂物三维形貌和尺寸时，李殿中和李依依等人把自己研制的稀土轴承钢，以及从国外进口到的最好的轴承钢，切成试片，进行电解和夹杂物的淘洗、分离，放进扫描电镜观察。拍出的照片显示，稀土轴承钢里的夹杂物呈现为一粒粒直径小于5微米的小球，而国外进口的轴承钢中则为50微米以上的条状。做高端轴承不用再跑半个中国科研人员面临的另一个问题是怎么把高端材料变成高端轴承。起初，李殿中等人与国内优势企业合作研制机床轴承，发现想做一个好的轴承，要“跑遍半个中国”。做一个好轴承有100多道工序，例如，锻造在广东，车加工在山东，热处理在辽宁，磨加工在浙江，组装在黑龙江、浙江，轴承现场测试又要回到广东。国内的轴承加工水平和技术体系也让人忧心。滚子是盾构机主轴承运转时承受负荷的元件，也是大型滚子轴承中最薄弱的零件。盾构机主轴承技术总师、中科院金属研究所研究员胡小强曾带人专门对滚子的质量和生产情况做过调研分析。他们发现，进口的3米级主轴承里的滚子精度非常高，无论是从粗糙度、硬度均匀性还是接触面、工作面来看都非常好，而国内由于受国外进口设备限制，大型滚子加工精度只能达到二级，不能实现一级精度加工。复杂的工艺、薄弱的链条，都让李殿中和胡小强心中不安：“任何一个环节做不好，最后就会导致轴承的服役寿命不长、性能失控。贯通技术链，不让每一个环节掉链子十分重要。”2020年2月，中科院C类先导专项——“高端轴承自主可控制造”获批成立。这让科研人员吃下了“定心丸”。C类先导专项是中科院发挥国家战略科技力量建制化优势，面向国家重大战略需求、聚焦“卡脖子”关键核心技术领域，启动设立的重大科技攻关任务。在先导专项的支持下，中科院金属研究所整合所内轴承钢、热处理、陶瓷、保持架等12个团队，凝聚中科院兰州化学物理研究所等中科院7家研究所的力量，组成了覆盖轴承研发、轴承材料、制造、评价与服役全生命周期的全链条团队。“我们还汇集了全行业的优势力量，不管国企、民企，只要动作快、有力量，我们就一起干。”李殿中说。20多家科研机构和企业各显神通，主轴承材料制备、精密加工、成套设计中的12项核心关键技术问题先后得到解决。他们研制出的直径100毫米以上的一级滚子，使我国轴承行业突破了一级大型滚子精密加工技术。轴承研制耗时3年，团队用1467.4吨稀土轴承钢研制出41支大型套圈、7996粒滚子、492段铜钢复合保持架，光焊缝就焊了36.9万条。最终，国产的直径从3米级到8米级的盾构机主轴承逐一诞生。其中，直径3米的主轴承已应用于沈阳地铁工程。回顾数十年的研发历程，李依依感慨，8米级盾构机主轴承的研制成功得益于基础研究。“基础研究在稀土钢性能提升、滚子精度提升、铜钢复合保持架研制等方面都发挥了重要作用，而主轴承的研制也进一步带动了基础学科的发展。”“盾构机用超大直径主轴承的研制成功，为我国高端基础零部件攻关提供了良好的范式，是‘贯通技术链、打造创新链、对接产业链’的积极实践，是发挥新型举国体制优势、开展‘政产学研用’协同创新的生动体现。”李殿中说。