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隨著國內(nèi)企業(yè)投入的增加、技術(shù)的提升，未來三五年，國產(chǎn)主軸軸承有望與國外品牌并駕齊趨，并在不遠(yuǎn)的將來實(shí)現(xiàn)更大范圍的國產(chǎn)化替代。

主軸軸承作為風(fēng)電機(jī)組的核心零部件，載荷復(fù)雜多變，可靠性及精度要求高，設(shè)計(jì)壽命需達(dá)到25年以上。由于技術(shù)難度大，國外品牌憑借技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累，長期占據(jù)國內(nèi)大部分市場(chǎng)份額。近年來，隨著國內(nèi)企業(yè)在科研、技術(shù)、工藝等方面的提升，加上疫情影響和成本壓力，國產(chǎn)風(fēng)電主軸軸承有望在三五年內(nèi)與國外品牌并駕齊趨，并在不遠(yuǎn)的將來實(shí)現(xiàn)更大范圍的國產(chǎn)化替代。

主軸軸承國產(chǎn)化率逐年提高

我國風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模多年呈持續(xù)上升趨勢(shì)，因此，對(duì)主軸軸承需求量迅速增加。由于風(fēng)電主軸軸承對(duì)壽命及可靠性要求很高，長期以來，舍弗勒、SKF、NTN三家國外企業(yè)占據(jù)國內(nèi)市場(chǎng)的絕大部分份額，而海上風(fēng)電機(jī)組所用的主軸軸承幾乎為國外品牌壟斷。

“近三年，受國產(chǎn)化替代影響，國外品牌市場(chǎng)份額（陸上風(fēng)電）逐步降至65%左右。國內(nèi)主軸軸承從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造，和國外產(chǎn)品的差距在縮小。以洛軸為代表的國內(nèi)主要軸承制造企業(yè)，主流機(jī)型所用的3~6.25MW主軸軸承已大批量裝機(jī)使用，10MW以下的海上風(fēng)電機(jī)組主軸軸承也進(jìn)入研發(fā)、樣機(jī)試用階段。預(yù)計(jì)2022年，主軸軸承（陸上）國產(chǎn)化率可提高到40%。隨著主機(jī)招標(biāo)價(jià)格大幅走低，整機(jī)商對(duì)軸承等各零部件的成本關(guān)注度都在提升，主軸軸承國產(chǎn)化已是大勢(shì)所趨。國內(nèi)主軸軸承在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下價(jià)格優(yōu)勢(shì)更為明顯，未來三年，國產(chǎn)主軸軸承市場(chǎng)占比超過進(jìn)口軸承已成必然�！甭尻朙YC軸承有限公司（下稱“洛軸”）總經(jīng)理于海波向《風(fēng)能》表示。

大兆瓦主軸軸承研制難度增加

主軸軸承是風(fēng)電機(jī)組中單價(jià)貴、技術(shù)壁壘較高的軸承。風(fēng)電機(jī)組朝著大型化方向迅猛發(fā)展，給技術(shù)含量較高的主軸軸承國產(chǎn)化帶來了不少的挑戰(zhàn)。看似只是尺寸的放大，難度卻呈幾何級(jí)增加。大尺寸意味著更高的載荷，加上轉(zhuǎn)速高、運(yùn)行時(shí)間長，這些都要求必須對(duì)設(shè)計(jì)、材料、冷熱處理工藝、檢測(cè)、試驗(yàn)等進(jìn)行全面升級(jí)，也對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和檢測(cè)設(shè)備提出更為苛刻的要求。

常見的主軸軸承有三種：調(diào)心滾子軸承（SRB）、圓錐滾子軸承（TRB）、三排圓柱滾子軸承（CRB）。調(diào)心滾子軸承多用于雙饋、5MW以下機(jī)型，其優(yōu)點(diǎn)在于抗撓動(dòng)性比較強(qiáng)。直驅(qū)和半直驅(qū)機(jī)型多采用圓錐滾子軸承和三排圓柱滾子軸承，適用于更大單機(jī)容量的機(jī)組。目前，圓錐滾子軸承是國內(nèi)企業(yè)研發(fā)的重點(diǎn)。

設(shè)計(jì)是研制主軸軸承的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。除風(fēng)力載荷外，主軸軸承還要承受主軸、葉輪的重力載荷，工況復(fù)雜。在設(shè)計(jì)時(shí)，要求軸承具備良好的抗沖擊性能、靈活的調(diào)心性能、優(yōu)異的滾道抗疲勞性能。據(jù)上海電氣風(fēng)電集團(tuán)股份有限公司軸承策略采購?fù)踱�介紹，一些能力較強(qiáng)的整機(jī)商會(huì)聘請(qǐng)專家設(shè)計(jì)，將設(shè)計(jì)圖紙交給軸承廠生產(chǎn)。如果沒有這方面專業(yè)能力的話，則需要供應(yīng)商具備相應(yīng)的設(shè)計(jì)能力或委托第三方進(jìn)行設(shè)計(jì)。

材料的難點(diǎn)主要在于抗疲勞壽命，這與原材料中非金屬夾雜物的類型、大小、分布有關(guān)。其中，脆性夾雜物以及大顆粒夾雜物對(duì)壽命的影響大。因此，如何進(jìn)一步提高軸承鋼的潔凈度，減小鋼中夾雜物的含量與尺寸，提高碳化物的均勻性成為重點(diǎn)所在。此外，主軸軸承的硬度、強(qiáng)度、心部韌性與選材關(guān)系密切。為提高零件硬度、保證心表硬度一致，要求材料具有良好的淬透性、淬硬性及工藝適應(yīng)性。目前，大兆瓦風(fēng)電主軸軸承多采用滲碳鋼、高淬透性鋼和中碳合金鋼。

業(yè)內(nèi)專家表示，在軸承鋼材料方面，國外品牌近些年培養(yǎng)了國內(nèi)供應(yīng)商，其工藝水平、冶煉水平進(jìn)步很大，材料的純度和化學(xué)成分能和國外企業(yè)媲美，但仍有差距�！巴馄笾鬏S軸承的原材料也購自國內(nèi)供應(yīng)商，供應(yīng)商按照客戶的棒材放料鍛造，軸承用鋼都標(biāo)著號(hào)牌，其金屬含量的配比乃是他們的核心機(jī)密之一。”一位業(yè)內(nèi)人士向《風(fēng)能》透露。

就工藝而言，國內(nèi)企業(yè)在研制、生產(chǎn)5MW以下風(fēng)電主軸軸承上基本不存在難點(diǎn)。不過，更大兆瓦的主軸軸承工藝制造難度增加很多，如冷加工尺寸精度、熱處理變形、滾動(dòng)體修形、滾道凸度、材料內(nèi)部組織控制，更優(yōu)的表面處理技術(shù)，包括如何解決邊界摩擦以及外界污染物介入后的潤滑問題等。此外，加工更大尺寸的軸承需要更大更精密的加工、檢測(cè)設(shè)備，而設(shè)備本身價(jià)格昂貴。

國產(chǎn)主軸軸承技術(shù)的進(jìn)步也得到了外企的肯定。舍弗勒在給《風(fēng)能》的采訪回復(fù)中表示，隨著調(diào)心滾子軸承應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的累積，針對(duì)客戶的項(xiàng)目，國產(chǎn)軸承已經(jīng)可以與進(jìn)口品牌同時(shí)提供方案。并且隨著軸承鋼材料的工藝水平、冶煉水平的提高，感應(yīng)淬火熱處理的應(yīng)用推廣，以及生產(chǎn)上投資力度加大，國產(chǎn)品牌開發(fā)速度很快，為后續(xù)的項(xiàng)目開發(fā)儲(chǔ)備了經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)能。