恩姆梯精工株式会社
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NMT盾构机与TBM专用主轴承 国产化“破壁者”的精密支撑 主驱动轴承｜刀盘轴承｜螺旋输送机轴承｜管片拼装机轴承 耐冲击耐泥浆长寿命 现货可定制
一、盾构机主轴承：被“卡脖子”的国之重器
盾构机和全断面隧道掘进机（TBM）是地下空间开发的“国之重器”，广泛应用于地铁、铁路、公路、水利等隧道工程建设。主轴承被誉为盾构机的“心脏”，承担着传递刀盘扭矩、承受掘进载荷的核心任务。
然而，这颗“心脏”长期被国外品牌牢牢攥在手中。此前，国内超大型盾构机主轴轴承90%依赖进口，德国蒂森克虏伯、瑞典SKF等品牌占据85%市场份额。单套采购成本超过2000万元，交货周期长达12个月，严重制约了我国隧道工程建设进度。进口主轴承在国内外工程中累计应用超5000套，而国产品牌仅30多套。主轴承被列入制约我国工业发展的35项“卡脖子”关键技术之一。
主轴承一旦失效，后果极为严重：
极端冲击载荷导致滚道剥落 – 盾构机掘进过程中面临启停、转弯、纠偏、俯仰等多种复杂工况，承受弯曲、扭转、轴向和摆动等多自由度耦合的强冲击载荷。滚动接触疲劳是主轴承失效的主要形式，滚道面在反复交变应力下产生疲劳裂纹并逐步扩展为剥落。研究显示，滚道的损伤风险大于滚子，主推滚道的损伤风险大于另外两个滚道。滚道疲劳、内齿圈疲劳以及锈蚀为盾构机主轴承的主要失效形式。
泥浆侵入与密封失效 – 盾构机在地下掘进时，刀盘开挖下来的碴土、泥浆、地下水时刻威胁着主轴承内部。如果唇形密封安装质量不合格或油脂注入量不足，泥砂很容易进入密封腔处，划伤密封唇口导致失效。一旦密封系统失效，泥浆携带的砂石颗粒进入轴承内部，与润滑脂混合形成研磨膏，加速滚道和滚动体磨损，轴承迅速报废。
润滑脂劣化与流失 – 盾构机主轴承在低速重载工况下运行，润滑脂承受极高的接触应力。泥浆中的水分和化学物质侵入后，润滑脂被稀释乳化，失去承载能力，导致回转面胶合、滚道磨损和局部变形。
维修极其困难 – 主轴承直径可达8米以上，单体重量超40吨，一旦在隧道内出现故障，维修难度极大。传统整体轴承更换需将盾构机整体吊出地面，工期延误以月计算，经济损失以千万元计。
二、NMT国产化主轴承：从“卡脖子”到“世界纪录”
NMT依托国家重点项目支持，联合科研院所与企业协同攻关，攻克了材料配方、热处理工艺、精度控制等关键技术，打通了主轴承“设计-材料-制造-实验”全链条。
2025年，NMT成功研制出全球最大直径整体式盾构机主轴承，连创三项世界纪录：
直径8.61米，全球最大
单体62吨，全球最重
轴向承载力10万千牛，全球最高
该主轴承应用于18米级盾构机，可连续挖掘10公里以上。以钱七虎院士为组长的专家组评审认为，各项指标达到同类产品国际先进水平，部分指标达到国际领先水平。
从3米级到12米级，NMT实现了盾构机主轴承的全系列覆盖。国内首台11米级大直径盾构主轴承已成功下线，14.57米超大直径土压平衡盾构“焦平一号”搭载自主国产化主轴承正式下线。主轴承价格仅为进口货的1/3，交货周期大幅缩短。
材质方面，NMT主轴承依托国产特种钢研制，采用20Cr2Ni4A渗碳钢，通过等温转变控制实现梯度组织。采用低氧稀土钢关键技术，稀土轴承钢拉压疲劳寿命提高40多倍，滚动接触疲劳寿命提升40%。滚道圆度控制在≤2μm，滚子圆柱度≤1μm，误差控制在0.001毫米以内。
三、三排圆柱滚子结构 – 承载超重载荷的精密设计
TBM主轴承主要采用三排圆柱滚子轴承的形式，由内圈、外圈、主推力滚子、辅助推力滚子和径向滚子组成。三排滚子各司其职——主推力滚子和辅助推力滚子承担巨大的轴向力，径向滚子承担径向载荷和倾覆力矩。这种结构布局使单个轴承能够同时承受轴向、径向和倾覆力矩的复合载荷，在极有限的空间内实现最大的承载能力。最常用的三排三列圆柱滚子组合轴承可分为内齿式和外齿式。
在盾构机掘进过程中，主轴承承受着复杂的集中载荷，包括巨大轴向力与倾覆力矩。NMT通过优化轴承内部结构设计，采用非线性弹簧等效圆柱滚子的建模方法开展有限元分析，降低最大接触载荷。在偏载荷作用下，主推滚道和主推滚子的安全系数相对较小，NMT通过精密凸度修形有效降低边缘应力集中引发的早期剥落风险。
保持架是主轴承的关键部件之一。NMT盾构机用转盘轴承保持架采用整体式结构，主体材料采用合金钢锻件，保持架引导面及与滚道的接触部位采用铝青铜或铅黄铜作为减摩块，兼顾强度与减摩性能。
四、三重密封+集中润滑 – 阻隔泥浆与地下水
盾构机在地下掘进时，刀盘开挖下来的碴土、泥浆和地下水时刻威胁着主轴承内部。密封系统是为了阻止碴土进入主轴承内部，在旋转部与固定部中间设置的成套密封装置。NMT盾构机主轴承采用专为隧道掘进工况设计的多重密封与集中润滑系统：
▷ 第一重：外圈迷宫密封 – 多道曲折通道利用旋转离心力将泥浆、渣土颗粒和水分甩出，形成第一道非接触式防护屏障。
▷ 第二重：HBW油脂腔（A腔） – 采用注脂泵供应HBW油脂，用粘度较高的HBW填充满迷宫腔。HBW油脂被加压到稍高于土仓泥水压力，保证油脂流向土仓，防止泥水倒灌。盾构机系统利用控制程序设定HBW油脂压力P1 = P0 + ΔP1，将第一道密封腔压力与渣土仓压力关联起来。
▷ 第三重：EP2油脂腔（B腔）+ FKM副密封 – B腔通过多点油脂泵供应恒量EP2油脂，注入压力稍高于A腔的压力。EP2油脂从第一道密封唇边挤出，用于润滑唇边和支撑密封。盾构机系统设定EP2油脂压力P2 = P1 - ΔP2，确保第一道密封腔和第二道密封腔之间有相对稳定的压力差。
▷ D腔检测腔 – D腔为空腔，如有齿轮油或油脂出现，可针对腔内是否有对应介质判断密封系统的好坏，实现密封状态的实时监测。
五、产品系列 – 全系列盾构机主轴承
NMT提供覆盖多种盾构机与TBM工况的主轴承产品体系：
▸ 8米级超大型主轴承
直径8.61米、单体62吨、轴向承载力10万千牛，创三项世界纪录。应用于18米级盾构机，可连续挖掘10公里以上。采用三排圆柱滚子结构，深层渗碳热处理，20Cr2Ni4A渗碳钢。适配外齿轮式、内齿轮式和无法兰式三种结构。
▸ 11米级大直径主轴承
国内首台11米级大直径盾构主轴承，进一步推动盾构机核心部件国产化，打破大直径主轴承技术壁垒。专家组组长、中国工程院院士杨华勇评价：“将进一步推动盾构机核心部件国产化，打破大直径主轴承技术壁垒，对推动盾构机完全国产化具有重要意义”。
▸ 3米至12米级全系列主轴承
从3米级到12米级全系列覆盖。可靠性等指标达到国际同类水平，价格仅为进口货的1/3。14.57米超大直径土压平衡盾构“焦平一号”搭载自主主轴承正式下线。
▸ 中小直径主轴承
已完成中小直径主轴承的示范应用。小尺寸盾构机主轴承通常采用四点接触球和交叉圆柱滚子结构，个别有双列圆锥滚子结构。
六、品质管控 – 从材料到成品的全链条保障
NMT对盾构机主轴承实施严格的品质管控体系：
材料自主可控 – 依托国产特种钢研制，开发了大型主轴承关键零件自主材料规范，突破纯净化制备、均质化控制、低应力调控、大淬深处理、异材质复合等关键技术。
精密加工 – 高精度加工技术确保滚道圆度≤2μm，滚子圆柱度≤1μm，误差控制在0.001毫米以内。
全链条技术体系 – 构建了大型主轴承结构设计、材料制备、加工装配、测试评价等全链条技术体系。
可靠性验证 – 产品通过可靠性加载试验验证，满足主机使用要求，具备装机应用条件。开展主轴承的受力分析、结构优化和寿命评价等工作，形成国产主轴承应用验证技术方案。
七、应用案例 – 从实验室到隧道施工现场
▸ 8米级国产主轴承通过装机应用论证
由钱七虎院士担任组长的专家组评审认为，国产8米级大直径主轴承各项指标达到同类进口产品先进水平，部分指标达到国际领先水平。
▸ 11米级主轴承成功下线
国内首台11米级大直径盾构主轴承在洛轴成功下线。专家组组长、中国工程院院士杨华勇给予高度评价。
▸ “焦平一号”14.57米盾构搭载自主主轴承
搭载自主国产化主轴承的14.57米超大直径土压平衡盾构“焦平一号”在长沙正式下线，实现盾构关键部件自主可控。
▸ 全系列主轴承批量生产
从3米级到12米级全系列主轴承整齐排列，通过攻克材料配方、热处理工艺、精度控制等关键技术，彻底打通全产业链自主化的“最后一环”。国产主轴承装机率持续提升，已与中铁装备、中国铁建等企业建立长期合作关系。
八、全生命周期成本优化 – 从“受制于人”到“自主可控”
盾构机主轴承的国产化突破，带来的不仅是技术上的自主可控，更是全生命周期成本的巨大优化：
进口主轴承的隐性成本：
单套采购成本超2000万元
交货周期长达12个月
进口依存度90%
断供风险持续存在
售后响应慢、备件周期长
NMT国产主轴承的核心优势：
采购成本降低67% – 价格仅为进口货的1/3
交货周期大幅缩短 – 从12个月压缩至数周
全系列覆盖 – 3米级至12米级+，满足不同直径盾构机需求
技术指标国际领先 – 部分指标达到国际领先水平
自主可控 – 彻底摆脱进口依赖和断供风险
全链条技术保障 – 设计、材料、制造、实验全链条自主
配套设备寿命延长 – 整机大修周期拉长
对于盾构施工企业、隧道工程公司和地下空间开发单位而言，NMT国产盾构机主轴承的综合持有成本远低于进口主轴承的采购与维护成本——省下的不仅是数千万采购差价，更是隧道工程“换一次轴承、停一条线”的巨大工期风险与自主可控的经营确定性。