轴承发展现状、种类及应用情况如何?

轴承发展现状、种类及应用情况如何?

最佳答案 匿名用户编辑于2024/02/18 14:52

我国轴承工业已形成较完善的产业布局。

国内轴承工业起步较晚,已经形成了比较完善的产业布局,进一步向高端市场迈进。1949年建国之后, 国内轴承工业依托瓦轴、洛阳轴承等老牌企业起步,借助改革开放浪潮迅速崛起,形成了辽宁瓦房地、河 南洛阳、浙东、苏锡常、山东聊城五大产业集群的产业布局。国内各个轴承基地的生产重点各有不同,瓦 房店以冶金矿山/铁路/石油机械等重工业轴承产品为主,浙东和苏锡常以汽车/家电/电机等轴承产品为主, 洛阳主打高精尖特轴承,聊城是国内最大轴承保持架生产基地。

经过七十多年的发展,国内已经拥有了一批优秀的轴承企业,拥有丰富的轴承产品与良好的保供能力。 国内轴承行业近年来一方面积极向新材料、新工艺领域迈进,另一方面由传统机械拓展至航空航天、核电、 新能源等先进制造领域,覆盖更多下游行业。

轴承品类比较丰富,主要能分为滑动轴承与滚动轴承两大类。按照摩擦性质的不同,轴承分为 滚动轴承与滑动轴承两大类。其中滚动轴承主要是以线性接触为主,涵盖了球轴承、滚子轴承、滚 针轴承等多类细分产品;滑动轴承包括预润滑轴承与自润滑轴承,预润滑轴承需要加入液体或气体 介质进行润滑,而自润滑轴承能够自主形成永久性固体润滑膜,基本不需要外部润滑介质。

轴承作为工业制造的“关节”,覆盖多个下游行业。据观研天下数据,2020年汽车行业是轴承 最大的下游应用行业,占轴承行业总规模的比例为37.4%,另外轴承还应用于家电/电机等行业,分 别以12.4%/10.6%的占比数据位列轴承的第二、第三大下游行业。近年来,除传统的下游应用行业外, 风电、核电等新兴领域为轴承行业提供了新的下游需求,未来有望支撑轴承行业发展。

轴承行业市场集中度低,国内高端市场仍以外资品牌为主导。据观研天下数据,2020年全球轴 承市场CR4市占率为18.7%,斯凯孚/舍弗勒/NSK/NTN占比分别为7.6%/4.4%/3.7%/3.0%,整体市场竞 争格局比较分散。从国内市场来看,洛阳轴承、瓦轴、万向钱潮等国产企业主要以中低端市场为主, 国内高端市场仍被SKF、舍弗勒、NSK等企业占据。

国产轴承企业锐意进取,积极向高端轴承市场迈进。国内轴承行业经过70余年发展,除了老牌 轴承企业之外,也诞生了以新强联、长盛轴承、崇德科技等企业为代表的新锐企业。随着国内基础 科学与工业实力的不断进步,轴承工业硬实力迅速提升,国产轴承应用于多个下游行业,并逐渐进 入航空航天、核电等高精尖领域,另外以自润滑轴承为代表的轴承新产品蓬勃发展,为国内轴承工 业未来发展打造新的产品发展谱系。

滚动轴承与滑动轴承产品特性不同,适用于不同的下游场景,不存在完全替代的关系。从物理 性质来看,有别于以线性接触为主的滚动轴承,滑动轴承的接触面积更大,天然地决定了滑动轴承 在能承载更大径向力的同时也需要承载更大的摩擦力。相较于滚动轴承,滑动轴承具备承载能力强、 使用寿命长、可维护性好和低噪声等优势,也具备功耗大、散热差、启停性差等劣势,综合来看, 滑动轴承天然适用于大载荷、低转速的下游应用场景。

滑动轴承具备更好的经济性。物理结构上来看,滑动轴承不需要滚子、保持架等零部件,成本 和售价显著低于滚动轴承。另一方面,滑动轴承的产品品类不断丰富,针对不同的细分工况推出相 应的产品和解决方案,能够覆盖越来越广的下游工业需求,在实用性和经济性的双重推动下,未来 滑动轴承有望得到更广泛的应用。

风电轴承是风机的核心零部件之一,主要分为主轴轴承、偏航轴承、变桨轴承、齿轮箱轴承和发电机轴 承。相较于其他轴承,风电轴承对可靠性、免维护性具备更高的要求,同时还要具备在高温、高腐蚀等恶 劣环境中稳定工作的特点,产品综合性能要求较高。通常来讲,直驱式风机需要1套主轴轴承、1套偏航轴 承和3套变桨轴承,双馈式或半直驱式风机还需要一套齿轮箱轴承(双馈齿轮箱约用20套轴承)。综合来看, 风电轴承在整机中的价值量占比较高。

目前风机轴承以滚动轴承为主,未来滑动轴承有望逐步得到应用。目前风机主轴轴承以调心滚子轴承为 主,偏航轴承和变桨轴承多使用双排球轴承/双排或三排滚子轴承,齿轮箱轴承包括球轴承、滚子轴承等多 种轴承。从实际工况来看,风机轴承的转速不高、对载荷的要求较高,滑动轴承更贴合风机工作场景的需 求,未来滑动轴承有望在风机中得到越来越广泛的应用。

过去二十年风电行业处于较快的发展阶段,未来新增装机量有望持续增长。据GWEC数据,2001- 2021年全球风电新增装机量均维持较高增速,全球风电累计装机量由24GW增长至837GW,全球风电新 增装机量由6.5GW增长至93.6GW,年复合增速达14.27%。随着全球能源结构的转型,人类使用的能源 逐步由化石能源向清洁能源转变,未来风力发电、光伏发电等新的能源供应模式在整体能源结构中 占的比例有望提升,风电行业持续受益。

风电赛道长坡厚雪,2021年国内新增装机55.9GW。据CWEA统计数据,2021年,全国新增装机容 量55.92GW,同比增长2.7%;累计装机容量346.7GW,同比增长19.2%,保持稳定增长态势。未来风电 在国内能源结构中占比有望逐渐提升,我国海上风力资源充沛,海风市场有望长期向好发展。

主轴轴承更注重负载波动、高可靠性、免维护性,对转速要求不高。风机主轴是连接风轮和齿 轮箱的传动轴, 是风电机组主传动链系统的关键部件。一方面主轴轴承要承受风力载荷、主轴和增 速器的重力载荷等,整体承受载荷较大;另一方面风电轴承所处环境恶劣,更换轴承的成本高昂, 所以对主轴轴承的负载波动、可靠性、免维护性要求更高。相对而言,风机主轴转速一般为10- 20r/min,主轴轴承对转速的要求较低。

滑动轴承更适用于风机主轴,“以滑替滚”具备较高可行性。风机主轴轴承主要包括三点式支 承、两点式支承和单点式支承三种支承方式,其中三点支承主要适用于小兆瓦机型,两点支承主要 适用于大兆瓦机型。从轴承本身特性来看,滑动轴承天然适用于大载荷、低转速场景,并且自润滑 滑动轴承还具备良好的免维护特性,理论上滑动轴承适用于所有主轴场景。

风机降本需求迫切,轴承有望成为降本的“主力军”之一。在风电平价上网、补贴退坡和海风 深远海趋势等多重因素影响下,风电建设成本端存在较大压力。从风机的成本构来看,以电气风电 2020年数据为例,原材料占比达到风机成本的92.59%;其中原材料成本包括叶片、齿轮箱、发电机、 铸件等多项成本,以滚动轴承计算,一般来讲主轴轴承占原材料成本的4%-5%,齿轮箱轴承占原材料 成本的3-4%,偏航变桨轴承占原材料成本的3%-4%,同时考虑电机轴承,轴承在原材料成本中的占比 约10%-12%,占风机整体成本的9%-11%。总体来看,风机主要以机械结构为主,可降本空间较小,轴 承作为风机的重要零部件未来或将扮演降本的“主力军”之一。

参考报告

风电轴承行业研究:风起初春,风电轴承步入国产化深水区.pdf

风电轴承行业研究:风起初春,风电轴承步入国产化深水区。风电行业高景气,装机规模有望持续增长。根据GWEC统计,2022-25年全球风电总装机为101/102/106/119GW,年复合增速6%,其中海风装机9/13/14/25GW,年复合增速41%。我们预计2022-25年我国风电新增装机有望达50/80/88/100GW。我们认为当下驱动风电行业持续成长的因素有三,因素一:双碳政策环境下“十四五”期间我国各省风电总装机规划达310GW,2021-22年我国风电新增装机仅100GW左右,未来三年风电年均新增装机有望超70GW;因素二:风机大型化协同降本推动行业周期转成长...

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