我国轴承产业存在两个科技金字塔，一是科技创新生态体系金字塔，一是科技问题金字塔。

一、轴承产业科技创新生态体系金字塔

（一）轴承产业科技创新生态体系金字塔的总体结构

（二）轴承产业科技创新生态体系金字塔各层级的构成和功能

为着力解决科研与经济脱节、技术创新链条断裂等问题，汇聚、整合、集成高校、科研院所、企业的技术创新资源，应构建贯穿创新链——产业链的以企业为主体，市场为导向，产学研相结合的轴承产业创新生态体系，对高端轴承进行充分研发（基础研发、应用基础研发）、工程化，为产业化创造充分必要条件。

这个体系由五个层级构成——

第一层级

构成：依托大学建立的国家重点实验室，及大学内与轴承相关的研发平台和学科，如清华大学摩擦学国家重点实验室、重庆大学机械传动国家重点实验室、河南科技大学轴承方向专业及西安交通大学、上海大学、哈尔滨工业大学、大连理工大学等学校有关轴承的研发平台。

功能：进行有关轴承的基础研究，属于轴承R&D的上游。

第二层级

构成：依托企业建设的国家重点实验室，如洛阳LYC轴承有限公司的航空精密轴承国家重点实验室。

功能：进行有关轴承的应用基础研究，属于轴承R&D的中游。第一层级的研发成果要转移到第二层级，进一步研发。应发挥向全行业技术辐射和技术溢出的作用。

第三层级

构成：依托企业和院校建设的国家工程技术研究中心、国家工程研究中心、国家工程实验室，如瓦房店轴承集团公司的国家大型轴承工程技术研究中心、河南科大的高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室。

功能：承接第一层级的研发成果，进行有关轴承的工程技术研发，不仅服务于本企业、本单位的轴承研发→工程化→产业化，而且负有向全行业技术辐射和技术溢出的责任。

第四层级

构成：国家认定的企业技术中心。目前全行业有12家。

功能：服务于本企业的轴承研发→工程化→产业化的技术创新，同时应发挥对全行业技术创新的示范和引领作用。

第五层级

构成：省级企业技术创新平台，如企业技术中心、研发中心、工程中心、院士工作站、博士后科研工作站等。

功能：是中小轴承企业的技术创新载体，应发挥“筑巢引凤”，引导创新要素（人才、软硬件）向中小轴承企业集聚，承接上游四个层级研发成果，促进中小轴承企业技术创新的作用。

这五个层级，应在市场的基础作用下，在政府的引导下，在行业协会的助推下，形成紧密的、完整的创新链——产业链，积累储备一批具有自主知识产权的核心技术，攻克一批行业关键共性技术，转移和扩散一批行业适用先进技术，为轴承行业实现高端突破，发挥关键性作用。

（三）企业技术创新平台是科技创新生态体系的基干

1、鼓励支持企业建立技术创新平台

（1）企业技术创新平台的类型和功能

鼓励支持企业建立以下技术创新平台，“筑巢引凤”，引导创新要素（人才、软硬件）向企业集聚：

国家级或省级企业重点实验室（国家科技部系统）

国家级或省级企业技术中心（国家发改委系统）

国家级或省级工程技术研究中心（国家科技部系统）

国家地方联合工程研究中心或工程实验室（国家发改委）

博士后科研工作站（人力资源和社会保障部系统）

院士工作站（国家科技部系统）

海外研发基地（收购兼并海外科技型企业和研发机构）

这些平台的功能不是基础理论研究，而是技术创新，重点在工程化这个节点。

从研发→工程化→产业化是一个技术创新的过程。而从工程化→产业化还需要经过技术改造。

（2）企业技术创新平台建设的初步成效

我国轴承行业企业技术创新平台建设已取得初步成效，国家级企业技术中心由5家增加到12家，瓦轴国家大型轴承工程技术研究中心通过国家科技部验收，正式挂牌。科技部批准洛阳LYC轴承有限公司建设航空精密轴承国家重点实验室。

此外，浙江的杭州试验中心、浙江八环、浙江环宇、进发轴承，河南的轴研科技、中机洛阳、宜华、世必爱、新乡日升，江苏的常州光洋、常熟长城、苏州轴承、力星股份、江苏南方、无锡华洋、无锡二轴、江苏联动，山东的东阿钢球、山东华泰、青岛泰德、临沂开元、济宁精益、山东哈临、凯美瑞、山东宇捷，上海的联合滚动、上海天安，辽宁的大冶轴、瓦光阳，甘肃的甘肃海林，广东的东莞TR，重庆的重庆长江、河北的河北鑫泰等30多家企业已建成省级企业技术创新平台。

轴承行业国家级企业技术创新平台和省级企业技术创新平台还应大幅度增加。

（3）以技术创新平台为核心加强企业技术创新体系和能力建设

企业技术创新平台不应是原有技术部门的简单的整合和“翻牌”，应有适应作为企业自主创新的核心的新的体制、机制和运行方式，应成为企业发展战略和发展规划的研究中心，信息化的集成中心，市场调研和开拓中心，产学研用联合中心，新产品、新技术、新设备、新工艺、新材料的研发中心，知识产权创建和管理中心。技术创新平台不仅要进行近期企业生产经营所必需的技术开发，而且要进行前瞻性的研发，使企业有3～5年的技术储备。

企业应以企业技术创新平台为核心，从以下几方面加强企业技术创新体系和技术创新能力的建设：

1）体制和机制

·技术创新体系

建立以企业技术创新平台为核心的企业技术创新体系并持续有效运行。

制订并实施企业技术创新战略。

·科技投入机制

研发经费内部支出占主营业务收入比重达1.68%以上，并逐年增长。

·人才激励机制

专业技术人员年人均收入高于企业全员年人均收入。

专业技术人员良性流动，引进人数大于流出人数。

·科技人才培养

建立对专业技术人员继续教育的长效机制，每年安排一定比例的专业技术人员国内外培训和技术交流。

·外部资源利用

有条件的企业在国外建立研发机构，引进国外专家到企业长期或者短期工作。

与高等院校、科研院所实行产学研联合，投入一定的资金，实施产学研联合开发项目。

2）能力与实力

·创新队伍建设

建立与企业规模相适应的人数充足、素质较高、层次合理，能支撑企业发展的技术团队。

培养复合型的技术领军人才。

·创新条件建设

具有企业信息化的各项基础设施。

拥有产品研发、中间试验必要的仪器设备。

·创新能力建设

有中长期研发项目的资金投入。

拥有主导产品关键技术的自主知识产权。

3）产出与效益

·技术创新产出

每年完成一定数量的新产品、新技术项目。

获得一定数量的专利特别是发明专利授权和国家级、省部级科技奖励。
主持或参加国家、行业、团体标准的制修订。

·技术创新效益

新产品的销售收入和利润逐年增加。

主导产品在细分市场中的市场占有率逐年提高。

·企业经济效益

企业主营业务收入、利润总额、增加值和增加值率、全员劳动生产率逐年提高。

（四）消除科技创新生态体系高层级科技成果向低层级转化的“死亡谷”

作为行业基础研究和关键共性技术研究平台缺失的一项补缺补漏措施，中国轴承工业协会拟组建学术委员会，邀请大学和科研院所从事与轴承相关的科研的教授、专家加盟，同时邀请主机行业与高端轴承应用相关的专家、轴承行业的专家参加学术委员会。通过学术委员会的活动，使大学、科研院所的教授、专家了解轴承产业发展需要解决的基础研究、应用基础研究、关键共性技术研究和前沿科技研究的课题，提高科研的针对性、实效性。同时，使轴承行业、应用高端轴承的主机行业的专家了解大学、科研院所已经取得，可供轴承产业应用的科研成果，在高端轴承的研发、制造和服役上得到应用，跨越大学、科研院所的科研成果到轴承行业实际应用之间的“死亡谷”。

（五）发挥国家级科技创新平台的引领作用

依托企业建设的国家重点实验室、国家工程技术研究中心、国家认定的企业技术中心等国家级创新平台，所以带“国”字头，并在其创立和发展过程中，国家持续不断的给予财政资金支持，其必要条件就是这些创新平台既要为本企业服务，而且要向全行业提供技术辐射和技术引领。实际情况是，这些国家级创新平台在这方面作用发挥的不好。今后，国家主管部门应将能否向全行业提供技术辐射和技术引领，作为国家级创新平台是否有资格冠以“国”字号名头，并取得国家财政支持的否决性条件。“国”字头的平台应自觉发挥向全行业技术辐射和技术引领的作用。

二、轴承产业科技问题金字塔

（一）轴承产业科技问题金字塔的结构

科技问题金字塔从底层级到高层级依次为科技——高科技（白科技）——硬科技（灰科技）——黑科技。

我们用“黑”表示信息未知，信息未知的科技称为“黑科技”；用“白”表示信息已知，信息完全明确的科技称为“白科技”；用“灰”表示部分信息明确，部分信息不明确。则部分信息明确，部分信息不明确的科技称为“灰科技”。

科技问题金字塔底层为“科技”，即轴承产业普遍地、成熟地应用的科技，已经渗透到设计、材料、制造、检验、运维等各个环节。比如，静力学分析设计技术、数控加工技术、马氏体贝氏体淬火热处理技术、振动噪声检测技术等。

往上一层级为高科技（白科技），这是轴承产业通过研发创新或引进消化吸收再创新而得以应用的科技，信息是明确的，应用是成功的。比如，拟动力学分析设计技术、数字化制造技术、数理统计技术、可控气氛热处理技术、表面改性处理技术等。

科技问题金字塔底层“科技”和往上一层级“高科技”是科技问题金字塔的基础，必须在大中小轴承企业中推广应用，把科技问题金字塔的基础夯实。

硬科技是比高科技还要先进的科学技术。在科技金字塔中，硬科技承上启下，起到中流砥柱的作用。因其部分信息明确，部分信息不明确，故称为“灰科技”。

当前国内外最核心的硬科技集中在：人工智能、航空航天、光电芯片、新材料、新能源、智能制造、信息技术、生物技术等领域。

我国轴承行业有大量的硬科技（灰科技）问题（如后文所列），需要我们去研发、攻关。

“黑科技”是比“硬科技”更新的概念，科学家正在研究一些使人目瞪口呆的“黑科技”：纳米机器人钻到人体内，帮助医生做手术；智能灰尘（一种体积非常小的传感器），散布在化学工厂内，任何微量的化学物质泄漏都可以检测到；纳米鱼直接注射到人体内，在血液中游动，帮助我们治疗疾病；基因转移和基因编辑更可以干出许多“不可能”的事…… 今天许多我们看来是异想天开的事，将来都可能通过黑科技的研究变为现实。

在信息爆炸的今天，有很多以“黑科技”面目出现的新的理念，新的设计方法，新的制造试验技术。对层出不穷的新概念，我们的态度应该是：第一，对新事物要敏感，要突破思维定式，挑战不可能；第二，不要被忽悠，人云亦云，谨防伪科技冒充黑科技，现在已有这种情况发生。要立足现在干实事，放眼未来求发展，不要落伍时代。

（二）把着力点放在科技问题金字塔的核心——硬科技

研发能力弱、研发不充分是制约我国轴承产业发展的短板之一。为推动我国轴承产业的高端轴承的发展，根据国际轴承产业的发展趋势和我国轴承产业的研发上的短缺，与轴承产业有关的大学、科研院所和企业的研发平台应着力于以下基础研究、应用基础研究和关键共性技术研究课题的研究、研发。

1、轴承寿命

（1）轴承寿命修正系数axyz/aISO函数关系。

（2）轴承修正寿命与无限寿命理论与试验方法。

（3）国产轴承钢材滚动接触耐久应力极限。

（4）轴承剩余寿命预测与评估，建立基于随机滤波（SF）的剩余寿命预测模型。

（5）轴承工作表面综合质量、应力状态、磨削变质层对轴承使用寿命的影响。

（6）轴承失效机理与分析。

（7）轴承在变载、变速、非正常润滑、乏信息等复杂工况下早期失效机理与轴承服役寿命预测。

（8）建立在剩余寿命预测与评估基础上的视情维修。视情维修的决策建模与策略求解，视情维修的技术准备和技术支持。

2、产品设计

（1）典型主机（飞机、高速动车组、轿车、风电机组、机床主轴、盾构机等）工况条件与载荷谱的调查研究。

（2）产品数字化建模与仿真分析。

（3）高速精密轴承服役性能演变规律与轴承动静刚性特性、精度特性设计理论与方法。

（4）精密机床主轴轴承高精度保持性设计技术。

（5）减摩设计、轻量化设计、仿真设计、可靠性设计、轴系耦合分析设计等现代设计方法的应用。

（6）传感器内嵌式智能轴承设计技术。

（7）电动汽车轮毂驱动电机（轴承）单元设计技术。

（8）表面完整性设计、制造指标体系。

3、钢材和热处理

（1）提高对钢材夹杂物的含量、大小、形状和分布状况，碳化物的大小、形状和分布状况的控制水平。

（2）高强度、抗疲劳、抗冲击、耐腐蚀特种轴承钢的研发和应用。

（3）制造大壁厚、特大壁厚轴承的高淬透性、高强度高碳铬轴承钢的研发和应用。

（4）污染润滑条件下使用的抗磨粒磨损轴承钢及相应的热处理技术（稳定一定量的残余奥氏体）的研发应用。

（5）航天、航空轴承材料双真空、多真空冶炼技术的应用。

（6）研究钢材B、D类脆性非金属夹杂物与轴承疲劳寿命的关系，为轴承寿命预测提供理论依据。

（7）基于碳化物形态及分布控制的热处理工艺。

（8）在亚微米、纳米尺度对轴承钢材料进行组织调控的热处理技术。

（9）纳米贝氏体淬火工艺。

（10）特大型转盘轴承无软带表面热处理。

4、磨超和强化

（1）工艺参数对磨削精度与表面质量影响机理。

（2）表面完整性的可控磨削、超精和强化技术。

（3）控形控性磨削滚动接触表面变质层和残余应力的形成与可控机理。

（4）表面层强化的形成与可控机理。

（5）精研过程中磨粒与滚道表面的滚轧与微量刻划耦合作用机制。

5、摩擦

（1）服役状态下复杂界面系统摩擦学行为大规模数值模拟与仿真。

（2）轴承各接触界面阻尼特性的理论分析。

（3）高速度下的摩擦热性状特征。

（4）避免滑动摩擦，包括耦合摩擦中的滑动分量。

（5）构建以打滑最小为优化目标的完全动力学模型。

（6）研究滚动体在轴承内的运动规律，以有效预测不同工况下的打滑现象。

（7）建立轴承热力耦合模型，进行高速轴承热力耦合分析、热力平衡试验和轴承生热计算。

6、润滑

（1）在摩擦学研究的基础上，研究轴承润滑状态、油膜厚度、接触区域演化、摩擦与磨损的动态发展行为规律。

（2）高速精密重载轴承长期运行工况下运动摩擦副界面的应力分布、润滑膜厚度变化、润滑脂流变特性、表面结构与润滑性能的关系及演变、摩擦副损伤和失效行为之间的关系及摩擦化学作用机理。

（3）轴承摩擦界面多重润滑膜构建技术。

（4）弹性流体动压润滑理论及现代润滑技术。

（5）通过接触动态膜测量系统进行膜厚测量，预测润滑状态及效果，实现对服役状态的实时监控。

（6）开发轴承润滑分析/设计方法与工具软件。

（7）接触表面形貌（纹理）对润滑油膜形成的影响。

（8）高效能、长寿命润滑脂（油）研发应用。

（9）研究润滑介质润滑性能、噪音特性等与微观结构间的构性关系。

（10）研发适应于极端工况的低噪音长寿命轴承润滑介质。

（11）研究高速轴承多场耦合摩擦润滑机理。

（12）研究新型润滑结构单元及微量润滑技术。

7、密封

（1）研发设计低摩擦力矩、防水防尘防漏脂、低温升、利于润滑脂循环润滑的密封结构。

（2）从拉伸强度、拉断伸长率、热空气老化性能、硬度变化率、压缩永久变形量、与油脂相容性、尺寸稳定性等方面研究密封件原料橡胶的配方、胶料制造工艺。

（3）研究密封件原料橡胶的硫化粘接技术与金属表面处理技术，保证橡胶与金属的粘接质量，提高密封件的使用寿命。

8、预载荷和刚度

（1）轴承预紧力测量方法与测试仪器。

（2）角接触球轴承预紧与刚度。

（3）基于预应力计算、预应力主动调控、预应力测试的高端电主轴的动态、可控预紧技术。

（4）建立轴承动态预紧力及轴向刚度测试系统，对轴承运转状态下的预紧力和轴向刚度进行精确测试。

（5）对超高速轴承预紧力进行设计、分析与调控，实现主轴轴承非均匀预紧和在线调控。

9、配件

（1）批量生产0级圆柱滚子、I级圆锥滚子制造技术。

（2）抗弯强度≥900MPa，韦布尔模数≥12，气孔率≤0.02%，压碎载荷≥50%，加工精度等级高于（含）G5级的热等静压氮化硅陶瓷球的制造技术。

（3）建立保持架稳态分析模型和动力学分析模型，建立保持架运动方程和碰撞、冲击振动方程，研究保持架设计参数对其转动惯量、运动轨迹、运动稳定性、碰撞和冲击振动响应的影响的规律。确定合理的设计参数，从而保证保持架运动稳定性和抗冲击能力。

（4）从机械性能、抗冲击强度、吸水性、熔点、尺寸稳定性等方面进行塑钢保持架的材料应用技术研究。

10、试验平台

（1）轴承摩擦学行为长期演化测试平台。

（2）轴承润滑材料使役行为与失效机制研究的精密试验平台。

（3）套圈组织性能可控轧制成形试验平台。

（4）工艺参数可控的轴承滚道成形磨削试验平台。

（5）磨削力和磨削温度同时在线测试平台。

（6）轴承服役性能在线测试与动态控制平台。

（7）轴承运动副动态润滑油膜测量平台。

（8）精密机床主轴轴承试验数据采集、分析及性能评价实验平台。