◎本報記者 矯 陽
近日，在湖南長沙的中國鐵建重工集團股份有限公司（以下簡稱鐵建重工）第二產業園，一間代號為「197」的廠房裏，直徑從3公尺至8.6公尺的多個「大鐵環」正被加工制造中。
這些「大鐵環」叫主軸承，是盾構機的「心臟」部件。它是盾構機在服役期間唯一不能更換的部件，需要直面盾構機超多載、大偏載、頻變載等極端惡劣工況考驗。主軸承成型後，一旦損壞，上億元的盾構機將面臨報廢的危險，整個工程的成本也將成倍增長。
盾構機主軸承的制造曾是制約中國工業發展的難題。「實作高水平科技自立自強，就必須開展更多創新性研究，突破關鍵性技術難題。」全國人大代表、鐵建重工首席科學家劉飛香說，中國盾構機產業不僅要做到整機技術全球領先、市場份額全球最大，還要實作關鍵系統自主可控。
近年來，鐵建重工依托新型舉國體制優勢，加強政產學研用協同創新，針對多載大型軸承、控制系統、減速機、液壓泵馬達等盾構機關鍵零部件開展自主攻關，實作了關鍵零部件完全自主可控。
「主軸承的服役壽命與可靠性受到材料、設計、制造技術等多種關鍵因素制約，研制難度隨尺寸增加而倍增。」說到中國盾構機產業的薄弱環節，劉飛香感觸很深，「過去國外企業不僅在技術上卡我們，還逐年提高漲價振幅。」
主軸承研制到底有多難？劉飛香總結出四大難點：材料難、設計難、制造難、試驗難。
以超大直徑主軸承為例，其滾道直徑達數米，平面度要小於20微米，相當於一張A4紙厚度的五分之一，直線度要小於8微米，只有頭發絲的十分之一。這樣的加工制造過程無異於「在頭發上刻字，在米粒上雕花」。
2019年7月，劉飛香牽頭成立研發攻關團隊，聯合上下遊企業、高等院校協同攻關，嘗試了上百種材料和工藝，並進行實地試驗，對上萬組數據進行分析。2023年10月，團隊研制成功直徑8.61公尺盾構機主軸承。這標誌著中國徹底攻克並自主掌握了盾構機主軸承從材料、設計到制造、試驗的全過程關鍵核心技術，使國產盾構機有了全系列「中國心」。
在不斷攻克核心技術的同時，鐵建重工加速數位化轉型，透過數位化賦能，創新打造了一套盾構機數位孿生系統，讓大國重器迸發「數智」力量。
「這套系統透過即時搜集工程施工數據，如盾構機各種零部件的執行數據、地下環境數據等，再經過系統分析，遠端線上即時幫助技術人員針對現役機型做出操作決策，並對下一代產品最佳化升級提供大數據支撐。」劉飛香表示，數位孿生技術打破了虛實界限，避免了以往現場人工勘察而出現的誤差，實作風險關口前移。
如今，鐵建重工的地下工程裝備數位孿生系統已向盾構機、鉆爆法裝備和煤礦裝備領域延伸，廣泛用於國內外鐵路、公路、礦山、水利等大型工程建設。
從破局突圍到全球領先，如何讓包括中國盾構機產業在內的國內高端制造業持續領跑？劉飛香認為，要把做強高端制造業作為高品質發展的基石，透過攻克關鍵技術，讓產業短板不短，攻關智慧化技術，讓產業長板更長，用高品質產業托舉經濟高品質發展。
（科技日報 ）
