在石化工业领域,髙速、低消耗、寿命长是对压缩机、风机等典型性石化工业设备的清动轴承的需要。在压机中,为了能提升机组数率,转子与胞体之间的空隙特别小,故此需要轴承确保转子满足这种髙速、精度高运转的需要。而对于风机而言,由于需要长时间持续运转,就对轴承提出了寿命长、易维护的需要。现阶段这些设备的滑动轴承的直径范围为8300mm,转速为0-1.5万r/min,且国外的Waukesha,Kingsbury公司基本上垄断国内高速轴承市场。
以西气东输工程项目为例:一线工程项目中,压缩机全部都使用西门子进口电机,轴承全部都由德国RENK供应。二线工程项目有80个增压站,每站有4台电压缩机,每台电机配备1套高速轴承,共需320套,每套进口价格350万元,轴承总价在11.2亿元。故此关于国产化髙速滑动轴承的研究分析无论在战略上还是经济上都迫在眉睫。
目前我国滑动轴承工业的年产量和产业规模现已处于世界前列,水电、治金等领域的滑动轴承现已达到世界领先水平。然而,起步较晚、基础差、力量分散化、基础研究和产品开发投入欠缺等诸多因素严重阻碍了目前我国向滑动轴承强国奋进的步伐。目前我国滑动轴承工业总体上仍处在产业结构相对落后、厂家多而不强、中低端产品为主、核心竞争力欠缺的态势。尤其是在高端产品市场始终处在劣势,与国际领先水平有较大差距,许多关系国计民生和国家安全的重要领域的重点轴承仍然依赖进口。
综上,极端工作状况与特殊环境下的尺寸大、噪声低、寿命长、精度高、智能化等高端滑动轴承创新设计制造理论、方法和技术,是目前我国高端滑动轴承急切需要解决的共性和重点科技难题。机械设备与零件的宏观工作性能(承载能力、工作期限、在各类特殊与极端条件下的适应能力等)与界面的机械、物理与化学形态直接有关,而后者通常是微米或纳米尺度的复杂现象。经典的接触力学不考虑可能存在的各类润滑,经典的润滑力学不考虑可能存在的界面接触。故此,围绕着目前我国高端滑动轴承研制,需要用系统工程的思维,全面综合运用界面力学、系统动力学等多学科交又融合与协同创新设计理论、方法和技术,重点攻克以下高端滑动轴承的共性和重点科技难题:(1)特殊环境与极端工作状况下滑动轴承动态服役行为的重点科研问题;(2)多场耦合条件下高端滑动轴承综合性能实验技术与数据库建设;(3)高端滑动轴承多学科交又融合与协同创新设计制造理论和方法;(4)高端滑动轴承系列产品国家行业标准、评价指标体系及产业化核心技术。
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