原副标题：他家的输变电却不得已用自己的主轴承 亟须攻下的关键技术

记者矫阳

主轴承，有全剖面高架桥输变电（全称输变电）的肾脏之称，分担着输变电运行操作过程的主要就有效载荷，是刀盘驱动力控制系统的核心部件，组织工作所处状况十分严酷。

输变电采用油压、机械和电机等众多领域的高技术成果，运用计算机系统信息处理、刺粉工作台、新浪网动态监控与取向，是集屯秋、出渣、运输、掘进于多功能的成套，宽度由数十米到200四米，总重可达合叶至5000余吨，是当前地下空间工程施工最一流的装备。每台价值从数亿元至五六亿元不等。

就大容量制造能力而言，升级换代输变电已吻合世界最一流水准，但最关键的主轴承全部倚赖出口。中国中铁上海电气集团中央研究兵工梅勇兵教授告诉卢建波记者。

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忍受非常大有效载荷和两极化面部潮红

输变电主轴承组织工作环境非常严酷，要忍受离心力、非常大有效载荷和两极化面部潮红。

输变电组织工作的地质具有未明和变异的特点，加上刀盘滚刀破岩时的变异有效载荷，使得主轴承必须忍受住持续、变异和各个方向的有效载荷。洛阳轴承研究所有限公司李毛建草教授说。

以直径约15米输变电为例，大容量重4500吨，主轴承所在PS3重2800吨，轴承相连的后部刀盘就达520吨；输变电动力来自28组托架，最小输出功率达22500吨，屯秋速度最小每秒钟5厘米。要传输这样大的输出功率，输变电需配有7米大直径约的主轴承，慢速体沿圆心慢速的线速度为220米/分钟。李毛建草说。VA 轴承哪家好

在地下密闭的组织工作空间，主轴承还因长时间连续组织工作产生摩擦热，温度从20摄氏度最高升至120摄氏度。

非常大有效载荷和两极化的面部潮红，不仅极大地降低了轴承材料的刚度，也使其强度大幅退化。李毛建草认为，这种工况，对输变电主轴承的可靠性指标要求十分严苛。

因技术含量高，单个主轴承成本约占输变电的1/20左右，是输变电所有零件中最值钱的。

在既定工程施工段，若输变电主轴承出现故障，进行现场维修或更换极为困难，甚至不可行。梅勇兵说，这要求主轴承不能出任何故障，输变电制造商宁愿出高价，选择配置高可靠性的国外知名品牌主轴承。

据介绍，我国输变电年生产规模约为450台，仅出口轴承一项即达近10亿元。

尺寸非常大结构最复杂，制造需要上百道工序

与直径约仅有几百毫米的传统慢速轴承相比，输变电主轴承直径约一般为几米，是结构最复杂的一种轴承，制造需要上百道工序，主要就由套圈、滚子和保持架3部分组成。

输变电主轴承尺寸庞大，在安装方式上迥异于传统慢速轴承，必须采用螺栓与PS3联接的方式，这样就需要安装孔。李毛建草说，安装传统应用领域的轴承，一般采用通过内、外圈与PS3部件配合的方式，孔的数量通常是个位数。VA 轴承哪家好

以直径约6.34米输变电配套主轴承为例，其直径约3米，有20个安装孔、40个注油孔、20个相连孔和10个定位孔，整套轴承零件总数达到600多个。

这么多的孔，使设计和加工操作过程如趟雷区，务必时刻保持高度小心，避免相互干涉。李毛建草说，如果因设计人员有一丁点疏忽，在安装孔的位置圆心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，输变电主轴承的截面与节圆的直径约比，远小于传统慢速轴承。输变电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。李毛建草说。

国外现代输变电实践已近百年，除原材料的强度远超升级换代外，在设计和工艺上更具超强的实力。无论是主轴承组织工作有效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。李毛建草说。

当前，世界上能研制输变电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剖面高架桥输变电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准最高，其生产的主轴承直径约已突破7米多，装配于多台14米直径约的输变电，屯秋高架桥宽度累计已超过50公里。VA 轴承哪家好

随着高架桥建造技术的发展，隧洞设计的里程和直径约也越来越大，往往要求单个主轴承的设计寿命达20公里以上，轴承直径约6米以上，从而进一步加大了输变电主轴承的技术研发难题。直径约若超过8米，轴承结构就需要分块设计了。李毛建草说。

掌握直径约3米关键技术，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，升级换代输变电主轴承与国外产品都存在很大差距。

国内现有的慢速轴承理论，是基于刚性套圈假设，不适于分析输变电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，我国输变电制造历史仅十余年，所有数据都非常匮乏，设计计算只能输入估算的有效载荷，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PS3结构的匹配，在设计时，将轴承视为PS3的组成部分，二者协同进行。

反观国内，轴承与PS3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PS3环境的力学行为。李毛建草说，要适应PS3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。VA 轴承哪家好

说到输变电主轴承的制造工艺，李毛建草罗列出包括机加工工艺、热处理工艺和焊接工艺等因素。国外的热处理工艺已发展到无软带表面淬火，而国内还没有这样的工艺。李毛建草说，经无软带表面淬火处理，主轴承的滚道表面会全部硬化。如此，因重载造成的软带区域塑形、变形和过早疲劳剥落等故障隐患，都将彻底消除。

输变电主轴承升级换代化曙光正在初现。

我们已开始与升级换代输变电领军企业——铁建上海电气紧密合作，率先开展了输变电主轴承的研究组织工作。王景华透露，作为国内唯一的慢速轴承综合性研究机构，覆盖基础及应用研究，拥有盾构及屯秋技术（轴承）国家重点实验室，洛阳轴承研究所正加速实现技术研发步伐，目前已掌握直径约3米的主轴承关键技术，实验寿命等同国外同类产品，力争2018年装机试用。