硬度達(dá)標(biāo)了，下一關(guān)是精準(zhǔn)控制平面度。

浮動(dòng)環(huán)是主軸承的核心零部件，主軸承的滾子會(huì)不斷碾壓其內(nèi)壁的高點(diǎn)。“長(zhǎng)此以往，局部會(huì)被壓壞，造成‘千里之堤潰于蟻穴’?！甭槌蓸?biāo)解釋，浮動(dòng)環(huán)的內(nèi)壁必須足夠“平”。

與之前鐵建重工研制的直徑3米主軸承相比，8.61米主軸承重量增加約8倍，內(nèi)壁圓域面積增大近9倍。“但平面度的控制要求卻不能降低，仍要小于20微米。這相當(dāng)于壁面起伏不能超過一張A4紙厚度的五分之一。”麻成標(biāo)說。

2023年10月，全球最大直徑盾構(gòu)機(jī)主軸承在鐵建重工下線。鐵建重工

“剛開始，我們研制的浮動(dòng)環(huán)始終無法滿足設(shè)計(jì)要求?！苯饨饢|介紹，由于浮動(dòng)環(huán)厚度薄、面積大，長(zhǎng)時(shí)間加工調(diào)整其平面度后，原本曲率均勻的大圓環(huán)猶如一盤“甩面”，出現(xiàn)了肉眼可見的扭曲。

專家們多次現(xiàn)場(chǎng)會(huì)診，終于探明“病因”——用于修整平面度的砂輪，與浮動(dòng)環(huán)長(zhǎng)時(shí)間、大面積接觸摩擦，導(dǎo)致后者受熱過高產(chǎn)生變形。

必須設(shè)法降低溫度！噴水冷卻、變一次加工為多次加工……多種方式均告失敗。

“既然與砂輪接觸面大，何不對(duì)砂輪‘動(dòng)手腳’？”有人突發(fā)奇想。

說干就干！研發(fā)人員仔細(xì)研究砂輪的工作機(jī)制與運(yùn)行軌跡，在調(diào)整砂輪形狀上下足了功夫。“減少接觸面的同時(shí)，我們要確保砂輪的運(yùn)行軌跡覆蓋內(nèi)壁的每一處。”解金東說。

一次次修型調(diào)整、測(cè)試驗(yàn)證，團(tuán)隊(duì)終于設(shè)計(jì)出一款全新造型的砂輪，成功加工出符合平面度要求的浮動(dòng)環(huán)。

砂輪改造只是諸多制造工藝的“冰山一角”。研發(fā)團(tuán)隊(duì)還先后攻克了冷加工、回火、殘應(yīng)力均衡等20余種制造工藝難題，首創(chuàng)“超大尺寸薄壁環(huán)件淬火后變形控制”“高精密磨削加工”“高淬硬齒面硬銑”等技術(shù)。

“用數(shù)據(jù)反推設(shè)計(jì)方法”

為適應(yīng)復(fù)雜工況，每一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)都須根據(jù)工程要求“量身定制”。這也意味著主軸承要按需打造。

“此前，我們能造主軸承，卻不能設(shè)計(jì)。”197研究設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)所技術(shù)員陳浩林告訴記者，每次調(diào)整主軸承相關(guān)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)都需要發(fā)給國(guó)外廠商進(jìn)行驗(yàn)證，周期長(zhǎng)達(dá)2個(gè)多月。

鐵建重工盾構(gòu)機(jī)主軸承生產(chǎn)車間。鐵建重工

“時(shí)間久不說，外商每年還會(huì)按比例漲價(jià)?！甭槌蓸?biāo)說，在攻關(guān)8.61米主軸承伊始，研發(fā)團(tuán)隊(duì)就下定了決心，“必須實(shí)現(xiàn)自主設(shè)計(jì)?！?

“我們邊制造、邊摸索。一個(gè)部件造出來了，就用試驗(yàn)數(shù)據(jù)反推其設(shè)計(jì)方法。”麻成標(biāo)介紹。

這無疑是個(gè)艱難的過程。

有一次，進(jìn)程被關(guān)鍵計(jì)算公式卡住。“設(shè)計(jì)人員算到頭暈?zāi)垦?，依舊對(duì)不上試驗(yàn)數(shù)據(jù)?！标惡屏只貞?，大家仿佛走進(jìn)了一條“死胡同”。

研發(fā)人員夜以繼日地研究，目光最終聚焦到公式參數(shù)上。4組參數(shù)，每組200余種組合，歷經(jīng)800多次計(jì)算調(diào)整……在確定一系列參數(shù)后，計(jì)算公式得以成功論證。

為了分析計(jì)算結(jié)果，團(tuán)隊(duì)又利用鐵建重工多年積累的大量施工經(jīng)驗(yàn)與數(shù)據(jù)，構(gòu)建出仿真模型。

“通過理論計(jì)算和仿真分析研究，我們成功開發(fā)出主軸承專用設(shè)計(jì)與仿真軟件，實(shí)現(xiàn)了‘工程理論計(jì)算+模擬仿真分析+工況模擬試驗(yàn)+工程應(yīng)用驗(yàn)證’閉環(huán)設(shè)計(jì)驗(yàn)證體系?！标惡屏终f。

在此基礎(chǔ)上，鐵建重工還搭建起全球最大的主軸承工況模擬綜合試驗(yàn)臺(tái)，解決了大型低速重載主軸承難以試驗(yàn)驗(yàn)證的世界性難題。

2023年10月，國(guó)產(chǎn)8.61米主軸承成功下線，標(biāo)志著鐵建重工突破了材料、工藝、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證四大技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了直徑3米到8.61米主軸承產(chǎn)品型譜設(shè)計(jì)制造全覆蓋、全國(guó)產(chǎn)化。

“黨的二十屆三中全會(huì)提出，‘統(tǒng)籌強(qiáng)化關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)’和‘強(qiáng)化企業(yè)科技創(chuàng)新主體地位’。這讓大家信心更足、動(dòng)力更大?！甭槌蓸?biāo)說，“未來，我們將立足破解‘卡脖子’難題，繼續(xù)推進(jìn)高端軸承國(guó)產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化，把中國(guó)制造的名片擦得更亮！”

（科技日?qǐng)?bào)記者 矯陽 孫瑜）