主轴承，有全断面隧道掘进机（简称掘进机）的“心脏”之称，承担着掘进机运转过程的主要载荷，是刀盘驱动系统的关键部件，工作所处状况十分恶劣。

掘进机采用液压、机械和电气等诸多领域的高科技成果，运用计算机自动控制、工厂化作业、在线实时监测与导向，是集掘进、出渣、运输、支护于一体的成套设备，长度由几十米到200多米，总重量可达几百吨至5000多吨，是当前地下空间施工最先进的装备。每台价值从数千万元至两三亿元不等。

“就整机制造能力而言，国产掘进机已接近世界最先进水平，但最关键的主轴承全部依赖进口。”中国铁建重工集团中央研究总院梅勇兵博士告诉科技日报记者。

承受巨大载荷和强烈温升

掘进机主轴承工作环境非常恶劣，要承受高速旋转、巨大载荷和强烈温升。

“掘进机工作的地质具有未知和突变的特点，加上刀盘滚刀破岩时的突变载荷，使得主轴承必须承受住持续、突变和各个方向的载荷。”洛阳轴承研究所有限公司李云峰博士说。

以直径15米掘进机为例，整机重4500吨，主轴承所在主机重2800吨，轴承连接的前部刀盘就达520吨；掘进机动力来自28组千斤顶，最大推力达22500吨，掘进速度最大每分钟5厘米。“要传送这样大的推力，掘进机需配备7米大直径的主轴承，滚动体沿圆周滚动的线速度为220米/分钟。”李云峰说。

在地下密闭的工作空间，主轴承还因长时间连续工作产生摩擦热，温度从20摄氏度最高升至120摄氏度。

“巨大载荷和强烈的温升，不仅极大地降低了轴承材料的刚度，也使其强度大幅退化。”李云峰认为，这种工况，对掘进机主轴承的可靠性指标要求十分严苛。

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