国产盾构机有了全系列“中国心”

近日，在湖南长沙的中国铁建重工集团股份有限公司(以下简称铁建重工)第二产业园，一间代号为“197”的厂房里，直径从3米至8.6米的多个“大铁环”正被加工制造中。

这些“大铁环”叫主轴承，是盾构机的“心脏”部件。它是盾构机在服役期间唯一不能更换的部件，需要直面盾构机超重载、大偏载、频变载等极端恶劣工况考验。主轴承成型后，一旦损坏，上亿元的盾构机将面临报废的危险，整个工程的成本也将成倍增长。

盾构机主轴承的制造曾是制约我国工业发展的难题。“实现高水平科技自立自强，就必须开展更多创新性研究，突破关键性技术难题。”全国人大代表、铁建重工首席科学家刘飞香说，中国盾构机产业不仅要做到整机技术全球领先、市场份额全球最大，还要实现关键系统自主可控。

近年来，铁建重工依托新型举国体制优势，加强政产学研用协同创新，针对重载大型轴承、控制系统、减速机、液压泵马达等盾构机关键零部件开展自主攻关，实现了关键零部件完全自主可控。

“主轴承的服役寿命与可靠性受到材料、设计、制造技术等多种关键因素制约，研制难度随尺寸增加而倍增。”说到我国盾构机产业的薄弱环节，刘飞香感触很深，“过去国外企业不仅在技术上卡我们，还逐年提高涨价幅度。”

主轴承研制到底有多难?刘飞香总结出四大难点：材料难、设计难、制造难、试验难。

以超大直径主轴承为例，其滚道直径达数米，平面度要小于20微米，相当于一张A4纸厚度的五分之一，直线度要小于8微米，只有头发丝的十分之一。这样的加工制造过程无异于“在头发上刻字，在米粒上雕花”。

2019年7月，刘飞香牵头成立研发攻关团队，联合上下游企业、高等院校协同攻关，尝试了上百种材料和工艺，并进行实地试验，对上万组数据进行分析。2023年10月，团队研制成功直径8.61米盾构机主轴承。这标志着我国彻底攻克并自主掌握了盾构机主轴承从材料、设计到制造、试验的全过程关键核心技术，使国产盾构机有了全系列“中国心”。

在不断攻克核心技术的同时，铁建重工加速数字化转型，通过数字化赋能，创新打造了一套盾构机数字孪生系统，让大国重器迸发“数智”力量。

“这套系统通过实时搜集工程施工数据，如盾构机各种零部件的运行数据、地下环境数据等，再经过系统分析，远程在线实时帮助技术人员针对现役机型做出操作决策，并对下一代产品优化升级提供大数据支撑。”刘飞香表示，数字孪生技术打破了虚实界限，避免了以往现场人工勘察而出现的误差，实现风险关口前移。

如今，铁建重工的地下工程装备数字孪生系统已向盾构机、钻爆法装备和煤矿装备领域延伸，广泛用于国内外铁路、公路、矿山、水利等大型工程建设。

从破局突围到全球领先，如何让包括中国盾构机产业在内的国内高端制造业持续领跑?刘飞香认为，要把做强高端制造业作为高质量发展的基石，通过攻克关键技术，让产业短板不短，攻关智能化技术，让产业长板更长，用高质量产业托举经济高质量发展。