高速飛馳的軌道交通列車上,小小軸承是保障行車安全的重要“關節”。長期以來,軌道交通軸承的核心技術被國外壟斷,成為制約行業發展的“卡脖子”難題。如今,在清華大學天津高端裝備研究院(以下簡稱清華天津裝備院)里,有一支本土科研團隊,歷經七年,參與研發出了多項核心指標趕超國外同類產品的智能軸承。
一枚軸承有多智能?
走進清華天津裝備院潤滑與摩擦檢測中心(以下簡稱檢測中心)的實驗室,一套嵌入式智能軸承狀態監測系統正實時更新著軸承運行的溫度、振動、損耗等數據。
檢測中心副主任張斌參與了這套國產智能軸承從無到有的全過程。據他介紹,這款專為軌道交通研發的智能軸承,配有動態監測系統,其傳感裝置和調控裝置可嵌入軸承內部。
張斌說,傳統軌道交通軸承缺乏自主監測能力,微小磨損、溫度異常、部件損耗等問題在日常運行中難以被察覺,只能依賴定期檢修。
針對這些痛點,檢測中心研發團隊萌生了新思路:能否為傳統軸承加裝一套智能控制系統,打造軸承的“智慧大腦”?循著這一設想,研發團隊開展技術攻關,進行智能軸承的研發。
“這款產品最大的優勢,就是能自感知、自決策、自調控。”張斌介紹,系統可以精準捕捉軸承運行的各項核心數據,依托算法和故障數據庫,實現分級預警。比如,溫度達到100攝氏度觸發常規預警,突破120攝氏度立刻提示停車檢修;通過振動數據,還能精準分辨軸承內外圈磨損、滾珠異常、保持架損壞等各類故障,預判風險。
小小軸承的迭代,徹底改變了以往軌道交通領域“壞了修、到期換”的被動運行模式,把事后搶修變成預判、主動維護。
這項技術的突破,不僅是單一產品的迭代升級,更是高校科研與產業落地深度融合的結果。
檢測中心是由清華天津裝備院建立,與清華大學機械工程系、清華大學高端裝備界面科技全國重點實驗室共同建設的檢測平臺,其開發的整套智能軸承技術的底層理論、故障模型、算法體系,均源自清華大學多年的科研積累。
“自立項以來,我們一直反復試、反復改。”張斌說,國內沒有成熟的對標技術,團隊只能從零起步,自主搭建實驗臺,不斷優化設備結構、壓縮設備體積,調試算法精度,保障傳感器、供電、數據傳輸全程穩定。一遍遍的實驗室測試、臺架試驗、數據迭代,是團隊的工作常態。
多年堅守,終得碩果。目前,這款國產智能軸承已完成試運行,全程運行穩定,各項性能不僅全面達標,而且均可對標國外產品,甚至耐疲勞、耐沖擊等性能已反超國外。
這款國內自主研發產品的突圍,是京津協同創新、產學研聯動的縮影。檢測中心所在的清華天津裝備院,是清華大學與天津戰略合作的重要科創平臺,也是清華大學前沿技術走出校園、賦能京津冀制造業升級的關鍵載體。
多年來,清華天津裝備院打通了高校科研“從實驗室到生產線”的“最后一公里”,讓大量擱置的科研成果落地生根。
院內下設30家研究所,落地6個聯合研究中心、5個研究室,衍生產業化公司19家,累計引進孵化企業和創業團隊60余家。人才方面,全院在崗399人,近兩成人員來自清華大學,研發人員占到九成,高端人才扎堆集聚。截至目前,全院累計申報專利409項;承接各類科研項目千余項,合同總金額28.3億元。
“作為協同創新平臺,清華天津裝備院自成立以來持續推動清華大學優質科研成果與創新資源落地轉化,在高端裝備、節能環保等領域收獲頗豐,培育出華海清科等一批優質產業化企業。”清華天津裝備院常務副院長何永勇告訴記者,“接下來我們將繼續深耕發力,抓住用好現代化首都都市圈建設、北京(京津冀)國際科技創新中心擴圍機遇,完善運行機制,對接市場需求,加大科技攻關力度,推動更多科技成果就地轉化,力爭培育出更多像華海清科一樣的標桿企業。”
一枚軸承,看似微小,卻是京津協同創新結出的實在碩果。這款從實驗室打磨出來的智能化產品,真正打破了高校科研、人才培育與產業應用的壁壘,讓產學研融合不再是紙上概念,而是看得見、摸得著的硬核成果。


