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。一台巨型盾构机直径超过十几米的刀盘产生的惊人推力，最终由一套直径数米的主轴承一力承担。主轴承一旦损坏，盾构机就面临报废风险。
然而，这颗“心脏”长期被国外品牌牢牢攥在手中。进口主轴承在国内外工程中累计应用超5000套，国产品牌仅30多套。国内超大型盾构机主轴轴承90%依赖进口。单套采购成本超过2000万元，交货周期长达12个月。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。进口主轴承不仅单价高、交货周期长，还存在断供、停供风险。国产主轴承即便造出来，谁也不敢冒“一旦失效就导致工程停滞”的风险。
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。
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。
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。
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。
二、NMT国产化主轴承：从“卡脖子”到“世界纪录”
“做轴承，材料是根，是‘基因’。基因不好，后面所有的工艺都是空中楼阁。”
这是中国科学院院士、金属所研究员李殿中团队的共识。NMT依托中国科学院“高端轴承自主可控制造”战略性先导科技专项，联合20余家科研机构与企业协同攻关，攻克了材料配方、热处理工艺、精度控制等关键技术。从“设计-材料-制造-应用”全链条突破，打通了主轴承全产业链自主化的“最后一环”。
材料革命：低氧稀土钢——从“基因”里改写轴承寿命
研究团队深入探究了轴承钢在冶金过程中夹杂物的生成机理与演变规律，创新性地开发了微量稀土添加、低氧纯净化冶铸、夹杂物细化弥散化控制等关键技术。经第三方检测，该新型轴承钢的疲劳寿命远超进口的某知名品牌轴承钢，达到国际先进水平。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%。
三项世界纪录
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
应用于18米级盾构机，可连续挖掘10公里以上。评审专家组认为，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。
全系列覆盖
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”搭载自主主轴承正式下线。主轴承价格仅为进口货的1/3。
精密制造
NMT主轴承采用20Cr2Ni4A渗碳钢，通过等温转变控制实现梯度组织。滚道圆度控制在≤2μm，误差控制在0.001毫米以内。依托国际领先的生产线和全球最大的主轴承工况模拟试验台，已具备全系列主轴承规模化量产能力。
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。量大面广的盾构机主轴承主要有三排三列圆柱滚子组合轴承和三排四列圆柱滚子组合轴承，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。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。
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。主驱动密封系统不仅对土仓内的渣土进入齿轮箱有密封阻止作用，还对主轴承回转滑动机构、密封部位以及与泥沙接触的部位进行密封、润滑。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。将土舱内泥水与主驱动内部密封腔隔离。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。
▷ 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。
▷ 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。
盾构机主轴承专用密封脂具有良好的粘附性能、防水性能、抗磨润滑性、耐腐蚀性与泵送性。
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成功下线。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，坚持“从材料出发”的研发思路。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。成功制定大型主轴承关键零件的自主材料规范。
精密加工 – 高精度加工技术确保滚道圆度≤2μm，误差控制在0.001毫米以内。依托国际领先的生产线和全球最大的主轴承工况模拟试验台。
全链条技术体系 – 搭建起从结构设计、材料制备，到加工装配、测试评价的完整技术体系。
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，产品通过了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。
▸ 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阳LYC轴承有限公司成功下线，即将承担浙江省舟山市鲁家峙海底隧道项目的掘进任务。
▸ “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。将用于焦平铁路邙山隧道建设，开挖直径达14.57米。
▸ 全系列主轴承批量生产
从3米级到12米级全系列主轴承，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”。洛轴盾构机主轴承已完成在3米级到12米级盾构机上的施工应用，可靠性等指标达到国际同类水平。铁建重工已具备全系列主轴承规模化量产能力。
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、停供风险持续存在
在国内外工程中累计应用超5000套，国产品牌仅30多套
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。