直線運(yùn)動(dòng)軸承俗稱導(dǎo)軌,具有高精度,高精密的特點(diǎn),制造技術(shù)含量較高,一個(gè)國家直線運(yùn)動(dòng)軸承制造水平的高低直接反映一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展水平,是制造業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)桿,2013年我國軸承產(chǎn)業(yè)銷售額達(dá)1420億元人民幣,生產(chǎn)的主要是中低端直線軸承,而高端直線軸承則主要依靠進(jìn)口。以臺(tái)灣上銀導(dǎo)軌,銀泰導(dǎo)軌,日本THK導(dǎo)軌為代表。
高端直線運(yùn)動(dòng)軸承成為木桶原理中的“短板”
用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)配套的高可靠性、高精密度的頂級直線運(yùn)動(dòng)軸承已成為中國在航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)中難以翻越的門檻,以航空發(fā)動(dòng)機(jī)直線軸承為例,直線軸承是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件之一。在高速、高溫、受力復(fù)雜的條件下運(yùn)轉(zhuǎn),直線軸承質(zhì)量和性能直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)性能、壽命和可靠性。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵的指標(biāo)之一就是高可靠性。要想保證可靠性,前提之一就是要保證發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)具備長壽命——直線軸承的壽命,軍機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)要求在3000小時(shí)以上,民機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)要求更高,要達(dá)到數(shù)萬小時(shí)。而航空發(fā)動(dòng)機(jī)中軸承工作環(huán)境完全可以用“煉獄”來形容,它們不僅要以每分鐘上萬轉(zhuǎn)的速度長時(shí)間高速運(yùn)轉(zhuǎn),還要承受著各種形式的應(yīng)力擠壓、摩擦與超高溫。另外,對于一般的結(jié)構(gòu)部件來說,即便出現(xiàn)輕度裂紋也可以保證安全使用——這在專業(yè)上稱為損傷容限,而航空發(fā)動(dòng)機(jī)主直線承這樣關(guān)鍵傳動(dòng)部件不存在損傷容限一說,其在使用過程中絕不允許出現(xiàn)裂紋等形式的損傷。而中國目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)的直線軸承壽命有限,直線軸承已成為木桶原理中的“短板”。這一短板如果得不到解決,中國的航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展必將受到嚴(yán)重的制約與影響。直線軸承雖是零部件,但它的精度、性能、壽命和可靠性對主機(jī)(如航空發(fā)動(dòng)機(jī))的精度、性能和可靠性起著決定性的作用,直線軸承技術(shù)的落后給我國工業(yè)各行業(yè)帶來嚴(yán)重的影響。直線軸承在高鐵建設(shè)中的應(yīng)用狀況同樣如此
直線運(yùn)動(dòng)軸承巨頭壟斷漸成事實(shí)
目前,高端軸承的研發(fā)、制造與銷售基本上被世界四大軸承巨頭即IKO直線軸承、日本NSK直線軸承、瑞典SKF所壟斷。今年我國臺(tái)灣地區(qū)的上銀導(dǎo)軌科技,銀泰導(dǎo)軌科技發(fā)展勢頭不錯(cuò),逐步打破傳統(tǒng)巨頭的壟斷。
直線運(yùn)動(dòng)軸承技術(shù)人才為何青黃不接
工業(yè)和信息化部于2011年發(fā)布《機(jī)械基礎(chǔ)件、基礎(chǔ)制造工藝和基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》(簡稱“三基規(guī)劃”),但卻忽視了與“三基”相關(guān)的技術(shù)人才的培養(yǎng),這方面軸承產(chǎn)業(yè)是個(gè)典型。
現(xiàn)在河南科技大學(xué)軸承專業(yè)成了全國僅存的“獨(dú)生子”,迄今為止該校已為全國軸承行業(yè)培養(yǎng)了近2000名本科生和碩士生。這些學(xué)生絕大多數(shù)已成為軸承行業(yè)的技術(shù)骨干,河南科技大學(xué)被業(yè)內(nèi)人士譽(yù)為“中國軸承行業(yè)的黃埔軍?!?。但該校軸承專業(yè)每年僅提供60多名的畢業(yè)生,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足全國上千家軸承廠的需求。
加強(qiáng)直線運(yùn)動(dòng)軸承研究教育迫在眉睫
日本軸承巨頭NSK,其總部竟有1800個(gè)研發(fā)人員,在許多外行人看來,直線運(yùn)動(dòng)軸承是種結(jié)構(gòu)簡單的零部件,有必要配備這么多研發(fā)人員嗎?其實(shí)大家在日常生活中看到的軸承都是技術(shù)含量較低的低端軸承,而高端直線軸承技術(shù)復(fù)雜程度是低端軸承無法相比的。
中國工程院院士盧秉恒認(rèn)為,高端直線軸承研發(fā)涉及材料、油脂及潤滑、制造、設(shè)計(jì)、軸承制造裝備、檢測與試驗(yàn)等一系列技術(shù)難題,還涉及接觸力學(xué)、潤滑理論、摩擦學(xué)、疲勞與破壞、熱處理與材料組織等基礎(chǔ)研究和交叉學(xué)科。
我國除了在航空航天,高鐵建設(shè)上發(fā)展勢頭強(qiáng)勁,很多基礎(chǔ)設(shè)施投入也在不斷加大,對直線運(yùn)動(dòng)軸承(導(dǎo)軌)的需求越來越大,中國直線運(yùn)動(dòng)軸承能否借勢突圍,我們還有很多工作要做,理應(yīng)成為國家發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。
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