直线运动轴承俗称导轨,具有高精度,高精密的特点,制造技术含量较高,一个国家直线运动轴承制造水平的高低直接反映一个国家工业发展水平,是制造业发展水平的标杆,2013年我国轴承产业销售额达1420亿元人民币,生产的主要是中低端直线轴承,而高端直线轴承则主要依靠进口。以台湾上银导轨,银泰导轨,日本THK导轨为代表。
高端直线运动轴承成为木桶原理中的“短板”
用于航空发动机配套的高可靠性、高精密度的顶级直线运动轴承已成为中国在航空发动机研发中难以翻越的门槛,以航空发动机直线轴承为例,直线轴承是航空发动机的关键部件之一。在高速、高温、受力复杂的条件下运转,直线轴承质量和性能直接影响到发动机性能、寿命和可靠性。航空发动机的关键的指标之一就是高可靠性。要想保证可靠性,前提之一就是要保证发动机内具备长寿命——直线轴承的寿命,军机航空发动机要求在3000小时以上,民机航空发动机要求更高,要达到数万小时。而航空发动机中轴承工作环境完全可以用“炼狱”来形容,它们不仅要以每分钟上万转的速度长时间高速运转,还要承受着各种形式的应力挤压、摩擦与超高温。另外,对于一般的结构部件来说,即便出现轻度裂纹也可以保证安全使用——这在专业上称为损伤容限,而航空发动机主直线承这样关键传动部件不存在损伤容限一说,其在使用过程中绝不允许出现裂纹等形式的损伤。而中国目前航空发动机的直线轴承寿命有限,直线轴承已成为木桶原理中的“短板”。这一短板如果得不到解决,中国的航空发动机发展必将受到严重的制约与影响。直线轴承虽是零部件,但它的精度、性能、寿命和可靠性对主机(如航空发动机)的精度、性能和可靠性起着决定性的作用,直线轴承技术的落后给我国工业各行业带来严重的影响。直线轴承在高铁建设中的应用状况同样如此
直线运动轴承巨头垄断渐成事实
目前,高端轴承的研发、制造与销售基本上被世界四大轴承巨头即IKO直线轴承、日本NSK直线轴承、瑞典SKF所垄断。今年我国台湾地区的上银导轨科技,银泰导轨科技发展势头不错,逐步打破传统巨头的垄断。
直线运动轴承技术人才为何青黄不接
工业和信息化部于2011年发布《机械基础件、基础制造工艺和基础材料产业“十二五”发展规划》(简称“三基规划”),但却忽视了与“三基”相关的技术人才的培养,这方面轴承产业是个典型。
现在河南科技大学轴承专业成了全国仅存的“独生子”,迄今为止该校已为全国轴承行业培养了近2000名本科生和硕士生。这些学生绝大多数已成为轴承行业的技术骨干,河南科技大学被业内人士誉为“中国轴承行业的黄埔军校”。但该校轴承专业每年仅提供60多名的毕业生,远远不能满足全国上千家轴承厂的需求。
加强直线运动轴承研究教育迫在眉睫
日本轴承巨头NSK,其总部竟有1800个研发人员,在许多外行人看来,直线运动轴承是种结构简单的零部件,有必要配备这么多研发人员吗?其实大家在日常生活中看到的轴承都是技术含量较低的低端轴承,而高端直线轴承技术复杂程度是低端轴承无法相比的。
中国工程院院士卢秉恒认为,高端直线轴承研发涉及材料、油脂及润滑、制造、设计、轴承制造装备、检测与试验等一系列技术难题,还涉及接触力学、润滑理论、摩擦学、疲劳与破坏、热处理与材料组织等基础研究和交叉学科。
我国除了在航空航天,高铁建设上发展势头强劲,很多基础设施投入也在不断加大,对直线运动轴承(导轨)的需求越来越大,中国直线运动轴承能否借势突围,我们还有很多工作要做,理应成为国家发展战略目标。
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