高铁机车密封件(130726)

高铁机车轮动轴承密封组件研发及应用
项目可行性报告
宁波德马克密封科技有限公司
二0一三年四月二十六日
《高铁机车轮动轴承密封组件研发及应用》
可行性报告
一、立项的背景和意义
机械基础零部件是装备制造业不可或缺的重要组成部分，直接决定着重大装备和主机的性能、水平、质量和可靠性，是实现我国装备制造业由大到强转变的关键。

近年来我国装备制造业水平大幅提升，大型成套装备已能基本满足国民经济建设需要，然而基础零部件却无法满足主机配套要求，已成为制约我国重大装备发展的瓶颈。

近几年全国铁路投资巨额安排基础建设，我国的高速铁路也陆续开通了京沪高铁、京九高铁等，高铁的可持续性，各相关行业分一杯羹的热情也继续高涨。

但是作为高铁基础零部件的高速列车轴承及配套的密封件领域，瑞典SKF、德国FAG、日本NTN等国际巨头正牢牢占据着中国市场。

尽快解决高速轴承和密封件的研发与应用的问题，将这块“小而重要”的短板补上，已成为中国装备制造行业的重大任务，无论是为了技术升级，还是为了分享高铁蛋糕，相比我国已拥有自主知识产权高速动车组技术的实现，配套机械基础零部件的国产化应用仍是空白，这正力求于高端的装备制造业这一处短板。

随着经济的快速发展，汽车、工程机械等得到广泛应用，我国已经成为世界制造大国，但整体技术相对落后，特别是在传动系中，目前存在油封漏油、轴承损坏、齿轮打齿或噪音等问题。

中国轴承工业协会秘书长王全表示：十二五期间，国内轴承行业的关键词将围绕自主创新，攻关核心技术，以实现产业升级，替代进口。

目前在中国时速超过160公里的动车所用轴承还需100%进口，中国国产高铁轴承还没真正实现配套。

尽管我国轴承行业近年来发展迅速，但是主要集中在普通轴承领域，与世界轴承强国相比，中国还存在着较大的差距，主要表现在高精度、高技术含量和高附加值产品的比例偏低、产品稳定性差，可靠性低，寿命短。

反应在市场上，就是我们对高品质轴承的需求要靠进口来满足，对轴承密不可分的配套的密封件也提出了更
高
的要求。

高速列车要求能在非常严格的工作条件下运行，特别是在径向、轴向，高速运转条件下，要求高铁机车密封件必须耐高压和耐摩擦，延长主机无泄漏正常工作时间和维修更换周期，且必须以最大限度的可靠性保持其功能。

如：SKF公司2006年研发的CTBU系列高铁轴承创新的是一种内置密封法，大大节省了空间，由于改善了污染的隔离保护性，延长了使用寿命，轴温了降低20℃左右，对防止水及粉尘的污染特别有效。

国内高速铁动车轮动轴承密封组件一直以来普遍采用国外品牌产品，对国外产品的依赖度很高，但是国外产品普遍存在价格昂贵，交期长，服务慢，维修不便等诸多弊端，从大大制约了我国高铁机车的可持续性的发展。

国内密封件行业内企业以量大面广的普通产品为主，大多着力于眼前效益，形成产品高度同质化，低水平重复建设竞争优势不足，制约了密封件行业发展。

为了适应机械工业发展，密封件行业应向高技术含量、高参数、耐强腐蚀、长寿命方向发展。

本公司通过市场调研，投入资金反复试验，研发拥有自主知识产权、性能稳定、价格合理、维修简便、集多功能于一体的高速铁机车轮动轴承密封组件，寻求了专业化、特色化之路，加强自主知识产权产品的研发，带动行业共性技术进步，逐步替代德国著名公司在中国密封件市场的垄断局面，填补国内市场的空白。

二、项目产品市场前景和需求预测
（一）、本项目产品市场
根据国家《中长期铁路网规划（2008年调整）》，到2020年，全国铁路营业里程将达到12万公里，其中高速铁路里程将达1.8万公里，这一数字，是目前德国、日本、法国三个国家高速铁路里程综合（6000公里）的三倍。

根据铁道部“十二五”发展目标，至2015年，全路投入运营的动车组达到1500列以上。

按每一标准列8辆编组，每一辆动车配套8套轴箱轴承，目前德国进口每套轴承约1.3万元(人民币)，共计9. 6万套轴承，需求量
价值约12.5亿元, 其中轴承密封组件价值约7500万元。

2015年后，高铁线路及动车组基本满足国内需求，高铁轴承市场将主要转向更新维修市场，为国内轴承和配套密封件企业提供了广阔的市场空间。

目前，我国的油封生产企业规模小，地域分散，各自为战，企业之间低价竞争，形成专业化、规模化生产程度不高，是我国油封质量不高，技术、经济效益差的一个重要原因。

在机械与传动领域中应用的高压密封产品被国外的品牌垄断，国产油封在装置供油、加压、高速旋转时，经常出现唇口破裂、骨架与胶体分裂的问题,为此,开发超高压骨架式油封在国内市场有着极为广泛应用前景。

（二）、本项目产品国内及本地区的主要生产厂家
1、本项目产品国内及本地区的主要生产厂家、生产能力
近几年，中国密封件市场极为混乱，低端假冒的产品遍布内地，像四氟乙烯之类的塑料密封件，其采购价格从十几元到几十元不等。

数以百计的家庭式的密封件作坊几分钟内即可完成包装上柜。

由于恶性竞争，产品价格越走越低，小的机械制造采购质量更差价格更便宜的密封件，由此恶性循环。

用户纷纷抱怨密封件材料和寿命。

现在市场上销售的密封环，密封环的整体结构为环形，密封环抗压效果差，在安装时，弹性空间小，安装不方便，且密封效果差，密封的轴系易进入灰尘，这严重影响力密封环的密封性与使用寿命，更无法满足高铁机车对抗高压、高温和使用寿命的技术要求，中国高铁机车轴承市场被德国著名公司所垄断。

公司根据高铁这一大市场的需求，调整经营策略，加大研发投入，开发高端密封件产品，避开同质降价竞争，寻求新商机。

与河海大学、北京化工学院、中科院材料研究所合作，致力于特高压骨架油封、耐磨油封等产品的开发和研究，逐步进入高端密封件产品市场实现替代进口。

加强对高铁机车轴承油封等新产品的研究开发及推广应用，提高公司经济效益实现跨越式发展，目标是逐步替代国外著名公司在中国市场的垄断局面填补国内市场空白。

2、项目完成后的预期生产能力，预计投产时间
本项目产品“高铁机车轮动轴承密封组件”我公司于2012年初确立研
究课题，2012年10月完成样品试制工作，并经哈尔滨轴承集团公司检验中心检测合格。

公司先后通过了ISO9001：2000质量管理体系认证，计划在2013年6月投入小批量生产，项目完成时（2014年12月）形成年产4万套的生产能力。

项目完成后的预期生产能力
（三）、国家对本项目的支持政策
1、项目产品的国内外市场竞争能力分析
本项目从三个方面提升产品品质，市场竞争优势明显：
（1）、新型密封材料的研制。

密封材料采用通过配方改善后的氢化丁晴橡胶作为密封新材料，实现较高的抗拉伸强度和抗蠕变性能，化学惰性好,保证了油封耐高铁机车运作中高压、高速（与轴径成反比）的作用，提高唇部强度，能满足高铁机车使用寿命要求。

（2）、研制双层分油唇体结构。

采用短分油唇体和长分油唇体的双层分油唇体的设置，可使穿过密封环轴孔的油均匀的涂在轴的表面，提高轴系的整体运行平稳性，最大限度的满足轴承对密封件隔离保护要求。

（3）、研发高精度密封件骨架。

采用高硬度钨镁合金材质，大大地提高了油封骨架的精度，提高密封件可靠性。

2、预测产品替代进口或出口的可能性
中国轴承工业协会将组织国内密封件龙头企业在“十二五”期间，围绕自主创新，攻关核心技术，以实现产业升级替代进口。

哈尔滨轴承集团公司，在轴承制造领域具有极强的市场竞争力和相当的市场份额。

中航哈轴（中航哈轴公司前身是哈尔滨轴承集团公司）项目占地35万平方米，累计总投资不少于20亿元，未来主要从事航空航天轴承、铁路轴承、高端精密轴承
和特大型风电轴承等高精密轴承的设计、研制、生产、售后服务，其中航空航天轴承项目和铁路轴承项目已投入生产。

本项目研究的产品已与哈尔滨轴承公司生产的轴承配套在高铁机车上试用，哈尔滨轴承公司对密封件配套企业要求极端严厉，国内生产密封件企业能与哈轴公司配套的没几家，本项目产品已与哈尔滨轴承产品配套，并在高铁动车轮轴上实际应用，有望成为国内首家替代德国同类产品的企业，目前己受到国家行业主管部的高度重视。

（四）、产品知识产权状况。

公司加大自主创新研究开发新产品的同时，重视自主知识产权保护。

公司研发产品获得专利汇总表
三、申报单位情况
（一）、项目承担单位概况
宁波德马克密封科技有限公司成立于2010年1月，注册资本150万元。

是一家密封材料研发、密封产品生产和技术服务于一体的科技型企业，专业从事高档液压、气动及各种机械密封元件的研究设计、合作生产、新产品推广。

近年来，公司通过自主创新，加大研发投入，招聘吸纳各类专业人才，已拥有一支有高素质专业研发团队，公司产品通过ISO9001：2000质量管理体系认证，并实施了有效的管理。

产品主要应用于工程矿山机械、冶金机械、橡塑机械、液压机械、缝制机械、传动机械、锻压机械、机床、船舶工程等多种行业领域。

公司战略定位是专业研究开发高端密封件产品和高利润产品，与德国知名的密封件品牌竞争，使公司实现跨越式发展。

公司主导产品具有自主知识产权，并与与河海大学、北京化工学院、中科院材料研究所合作，研究密封技术及研制新材料。

（二）、企业管理情况、生产和研发条件
本公司是按照现代企业管理制度组建成立，摆脱了传统管理模式的束缚。

本项目产品的研发体现董事会决心，同时建立符合企业自身特色适合公司发展的人力资源、生产质量、营销财务、知识产权等各项管理制度。

由懂技术、懂管理的常卫华总经理全面负责，公司建立生产技术、材料采购、仓库管理、生产车间、财务后勤各部门。

目前，公司经营生产场地1500多平方米，建立研发中心，研发用房300多平方米，拥有一条先进的密封件生产线和生产关联设备20余台，年产达20万套高档密封件生产能力，公司获得ISO 9001质量管理体系认证，产品获得SGS国际认证。

公司现有员工28人，其中大专以上学历科技人员11名，占职工总数39%，具有多年从事材料、机械专业6人，科技人员专业学科门类基本齐全，年龄结构合理的一支研发团队。

同时公司与高校、科研院所进行了广泛的技术合作，成为我公司技术依托单位。

本项目主要负责人简历：
项目主要负责人简历：常卫华总经理
项目主要负责人常卫华，于1994.9—1997.7西安工业学院，机电工程与管理专业，专科毕业。

1997年－2001年在金丰(中国)机械工业有限公司从事制造工艺开发与管理。

2001年－2004年宁波江东德马克工业器材商行，担任项目及技术总监，主要负责橡塑新材料的开发与制成品的应用。

常卫华自大专毕业后，长期从事橡塑密封流体工程的研发与项目的管理，对橡塑材料的密封领域应用具有丰富的理论及实践经验，承担国家、市科研项目10多项，完成了多项难题项目的攻关与推广，其中：“特高压骨架油封”列入国家重点推广项目，近年来获得国家知识产权局授权实用新型专利10项。

为突破国内高端密封件市场被德国著名公司所垄断局面，加强自主知识产权产品的研发，带动行业共性技术进步，填补国内市场空白的目标。

2010年初，常卫华出资创办宁波德马克密封科技有限公司任总经理，担任项目技术总负责，带领公司研发团队研究开发“高铁机车轮动轴承密封组件”，重点解决本项目技术与工艺制造问题实现产业化，发展目标是经过5年努力，力争成为国内高端密封件制造的龙头企业。

项目技术负责人简历：钱雪松副教授
项目技术负责人钱雪松副教授，于1988．8－1991．3东北工业学院机械系，液压传动与气动专业，本科毕业。

1991．3－2001．3河海大学，机械工程系研究生，博士，助教。

2001年4月－至今，河海大学机械工程系副教授，博士生导师。

钱雪松副教授自1988年以来，一直从事液气密封领域的基础与创新领域的研究，参与组织带领了多个国家及大型企业的相关项目研发，承担国家“863”高科技计划项目、省、市科研项目20多项，其中：“提高油封耐磨性能研究”、“机械油封的失效与对策”、“高速铁路轴承疲劳寿命浅析”等研究课题，获省、市科技进步奖励。

同时，为国家培养了研究生，博士生等相关领域骨干人才数百名，在国内业届具有一定的知名度和影响力，博得业内人士的一致赞誉。

2010年6月－至今，聘用于宁波德马克密封科技有限公司，担任重点项目攻关负责人导师，带领企业创新团，企业研发中心成为高校实验基地，研究高端密封件产品结构与制造工艺，负责本项目“高铁机车轮轴承密封组
件”的应用配合系统的技术攻关，通过科技合作增强企业自主创新能力，成为本项目研发的技术支撑，确保项目顺利实施，。

项目主要负责人简历：王佳助理工程师
项目技术负责人王佳，于2002．7－2005．7陕西国防工业职业技术学院，机械制造工艺与设备专业，专科毕业。

2005．8－2010．4宁波江东德马克工业器材商行产品开发部，担任模具与制造开发工作。

2010年4月－至今，跟随总经理一同创办宁波德马克密封科技有限公司，担任橡塑模具设计与产品开发工作，参与“高铁机车轮动轴承密封组件”项目的模具开发和制造工艺等技术攻关，解决本项目双层分油唇体结构的模具研制，油封骨架设计等技术问题。

王佳自大专毕业以来，凭借多年扎实的理论和实践基础，精益求精，努力不断吸取新的知识，几年来在橡塑模具开发与产品应用配合领域里积累了丰富的经验，加上自身多方面的独特见解与创新意识，更是对本项目研发，核心技术突破提供了技术基础，保障本项目的顺利进展。

（三）、企业财务状况、
公司实施财务和业务信息化管理，使用财务管理软件，企业内部、外协单位和公司客户共建信息平台，保障企业预算、结算、监控等财务管理工作规范化。

公司2012年度财务情况：
1、资产合计：2012年度233万元，固定资产累计投入83万元，设备、仪器己满足项目现阶段研发、小批量生产要求。

2、总负债： 2012年度为139万元，负债率为 60 %，因近二年企业研发经费投入较大，公司董事会己决定加大研发经费和产业化装备投入的力度，形成规模化生产占领密封件高端市场，根据研发进度预期2013年底通过产品结构调整，提高企业获利能力。

3、净资产： 2012年度的 93万元。

4、销售收入：2010年1月公司注册成立，近三年度公司销售收入分别为：288万元、804万元、570万元，销售年均增长率达74 %以上，使企业迅速渡过创业风险期进入成长期，本项目的研发成功及产业化，使企业实现跨越式发展。

5、净利润： 2012年度净利润-10万元，主要用于本项目研发经费投入
较大。

6、财务分析：从2011年度的财务数据分析，本公司无论从总资产与总负债、销售收入、净利润等情况看，近2年研发与生产结合较好，老产品效益支撑新产品研发，迅速被长三角地区制造企业认可，预见今年本项目产品实现销售1000万元，渡过创业风险期。

公司董事会己决定追加注册资金，加大研发投入，增强自主创新能力，力争进入国内高端密封件市场，产品定位是替代进口。

公司为实现上述目标，近3年研发投入力度不断加大，财务净利润亏损，但为下步实现跨越式发展打下扎实的基础。

（四）、未来发展方向
公司发展战略目标是：专业从事高端密封技术研究、材料研究和产品制造的国内行业龙头企业。

公司计划引进人才，加大技术创新投入，增强自主创新能力，致力于特高压骨架油封、耐磨长寿命密封件产品的研究开发，主攻方向高铁机车轴封、工业自动化机械等新兴行业。

并与浙江大学、北京化工学院、中科院宁波分院合作研究高端密封技术，新产品逐步替代德国著名公司在中国市场的垄断局面，与德国知名的密封件品牌竞争，使公司实现跨越式发展到2020年争取成为一家上市公司，推进国内行业技术进步。

（五）、自主知识产权申报及管理情况
公司常卫华总经理是位科技人员，十分重视自主知识产权保护,在自主创新研究开发的同时，建立专利申报、管理、奖励和规划等一系列管理制度。

1、战略运用知识产权。

公司利用相关信息资源检索专利技术信息，通过中国专利信息网、专利事务所、贸易合作伙伴多方检索国内外专利信息及先进技术。

特别是在项目立项、申请专利之前，都做到了事先检索，以避免重复研制、侵犯他人专利权，同时合理利用国内、外到期后专利技术。

2、技术开发与保护密切结合。

将公司的技术开发与专利申请，公司经营和市场紧密联系在一起。

通过对密封件产品知识产权的调研，结合公司研发的产品的创新点，积极规划技术保护，目前已成功申报新型结构高速内密封环、耐高压油封等8个实用新型专利，大大地提高了密封件产品的核心竞争能力。

3、知识产权与科技人员奖励结合。

为了充分调动研发人员积极性，公司
还制定了《知识产权奖励制度》，对于在科技创新方面有突出贡献的员工，分别给予一次性奖金发放、晋升工资、晋升职务等物质和精神奖励。

我公司知识产权奖励制度中的奖项包括有科研立项奖、专利奖等，在制度中作了详细规定。

公司建立了有效的知识产权工作机制和知识产权管理制度取得了一定的成效，公司将坚持原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新相结合，坚持创造、运用、管理与保护相结合，加大专利申请力度，并增加发明专利的比重，推进专利技术的产业化，提升公司著名度和竞争力。

四、项目现有技术状况
（一）、论述现有技术成熟性和产品可靠性
经过近一年时间研发，本项目“高铁机车轮动轴承密封组件”的改性耐高温耐磨密封材料、双层分油唇体的密封结构设计和骨架结构创新的三大核心技术被攻克，项目产品经哈尔滨轴承集团公司检验中心测试：材料耐温性能、耐磨性能、导热系数、抗压强度、圆周速度等关键技术指标达到《高铁机车轮动轴承技术规则》的特殊要求，超过国家和行业标准，达到国外同类产品水平。

公司争取在2013年5月项目产品通过专家鉴定，进入小批量生产。

（二）、项目技术创新性
1、试验成功氢化丁睛橡胶新材料。

氢化丁睛橡胶(HNBR)由乳聚NBR经选择氢化NBR中的丁二烯单元合成，因烯链上的不饱和双键被氢化而饱和的高饱和丁睛橡胶，经反复配比试验，寻求两者之间最合适的配比。

HNBR同NBR之间存在良好的相容性，易于得到性能优良的共混物。

氢化丁睛橡胶分子主链为高饱和结构，在保持NBR耐油性能、耐热性能、耐老化性能和耐候性能，同时该新材料还具有优异的的抗拉伸强度、抗蠕变性能、化学惰性，氢化丁睛橡胶新材料，确保本项目产品油在高铁机车运行工况下高压、高速和高可靠性的技术要求。

2、密封采取双层分油唇体结构。

高铁轴承密封圈采用短油唇体和长油唇体的双层分油唇体结构设计，可使穿过密封环轴孔的油均匀的涂在轴的表
面，提高轴系的整体运行润滑性能；同时更加有效的防止外界灰尘进入轴系使轴保持清洁，提高密封圈唇部强度，延长密封组件的使用寿命，达到使用寿命70万公里以内无故障。

3、密封圈骨架网状分布隔断结构。

新型结构高速外密封环外边缘上环槽的设置，环槽为n个（n>1）,环槽与环槽之间呈波纹状结构，增强了密封环的受压弹性空间，密封接触面积增大，便于密封环的安装。

环槽的设置，密封环上轴系的润滑油进入环槽，润滑油粘性增强了密封环的移动的阻力，进而增强了密封环的密封性能。

4、密封圈骨架结构创新设计。

内密封环骨架为外置骨架，提高了密封环的抗压效果，延长了密封环的使用寿命；密封环外置骨架的设置，降低了密
封组件制造工艺的难度，降低了制造成本。

（三）、项目技术先进性
1、使用寿命长。

密封件的材料性能是决定轴唇密封圈使用温度范围、摩擦因数、耐介质性能和密封性能的重要因素。

本项目高铁轮动轴承密封组件采用自主研发的氢化丁睛橡胶改性材料，具有较高的材料强度、优异的耐高温性能，较好的屈挠性能，以保证密封圈唇部良好的随动性能，从而解决高铁机车轮动轴的高转速工况下引起偏心和振动，提高密封组件的耐高温、高压和磨性能，达到使用寿命长。

2、密封效果好。

采用自主研发骨架内侧与唇口外侧的网状均匀设计，解决密封与传动之间的平衡问题，二道密封的设计更是起到双向密封的优良
效果，满足高铁机车高速旋转线速度要求。

3、耐压高性好。

油封的骨架结构由普通的L型改为矩形，实现转速与密封之间的平衡性,同时在矩形骨架上加包橡胶，来缓冲高铁机车运作中高压冲击。

同时，适当增大骨架油封腰部厚度，骨架油封腰部厚度是影响骨架轴唇密封圈随动性能和密封性能的重要参数。

腰部厚度过小，密封圈在使用时易变形;腰部厚度过大，密封圈的随动性差，唇部易磨损破坏。

经过反复试验获得骨架油封腰部厚度最佳参数，既能满足静密封要求，又能满足高线速度、较大径向跳动的动密封要求。

（四）、主要技术指标
规格：130-250 mm
唇口宽： 11.2 mm
唇口过盈量: 1.0 mm +0.2/-0.5
副唇宽: 0.5 mm
副唇过盈量: 0.3 mm +0.1/-0.2
压力： 106 bar
温度: -40℃～＋120℃
线速度: ≤30 米/秒
(五)、现有生产规模和应用情况
目前，公司生产场地1500多平方米，建立研发中心，研发用房300多平方米，拥有一条先进的密封件生产线和生产关联设备、测试仪器20余台，2010年公司通过了ISO9001质量管理体系，年产达20万套通用密封件生产能力。

同时，公司与高校、科研院所进行了广泛的技术合作，成为我公司技术依托单位。

本项目产品研发成功，并经哈尔滨轴承集团公司检验中心测试：材料耐温性能、耐磨性能、导热系数、抗压强度、圆周速度等关键技术指标达到《高铁机车轮动轴承技术规则》的特殊要求，于2012年5月被哈尔滨轴承集团公司入选配套与高铁轴承，在高铁动车组上应用。