轴承作为众多机械装置、重大装备的关键基础部件,是实现主机性能、功能与效率的重要保证,也是工业领域各类重大装备的重要组成部分。轴承在机器运转中的作用主要包括:
(1)支撑及固定传动轴,防止传动轴轴向及径向的移动;
(2)降低旋转过程中的摩擦系数,延长传动轴的使用寿命。
轴承根据运行时的摩擦性质不同,可分为滑动轴承及滚动轴承。二者在结构、运行方式及性能上存在差异。
滑动轴承没有滚动体,接触面为滑动摩擦。
滚动轴承有滚动体,依靠滚动体与内外圈的滚动接触支撑传动轴,该设计使其摩擦系数更小,运行更顺畅,具备更高的旋转精度,是各工业领域应用最广泛的轴承类型。
(1)全球轴承行业概况
世界轴承产业起源于 19 世纪末至 20 世纪初期。这一时期欧美国家率先开启轴承的工业化进程,1883 年,德国建立了世界上首家轴承公司(FAG 乔治沙佛公司);1899 年,美国铁姆肯(TIMKEN)公司成立;1907 年,瑞典斯凯孚(SKF)公司成立。至 20 世纪初,欧美主要大型轴承企业已基本完成起步,为全球轴承产业的后续发展搭建了核心框架。日本轴承产业起步晚于欧美,其发展始于外部技术引入。
1910 年,瑞典斯凯孚(SKF)公司开始向日本供应轴承产品,为当地市场奠定技术与需求基础。此后,日本本土轴承企业逐步崛起,恩斯克(NSK)、恩梯恩(NTN)等企业分别于1916 年、1918 年成立,标志着日本轴承产业正式开启自主发展之路。20 世纪 60 年代以后,日本企业在微、小型轴承领域已逐步取代了欧美国家的垄断地位。
目前,全球轴承产业已经形成了以瑞典、德国、美国、日本四个国家八大轴承企业主导的较为集中的市场现状。世界八大轴承企业分别为瑞典斯凯孚(SKF)、德国舍弗勒(Schaeffler)、美国铁姆肯(TIMKEN)、日本恩斯克(NSK)、日本捷太格特(JTEKT)、日本恩梯恩(NTN)、日本美蓓亚(Minebea)和日本不二越(NACHI)。
根据 Precedence Research 研究数据,2024 年全球轴承市场规模约为1,325.5 亿美元,并预计到 2034 年将上升至 3,294.0 亿美元,2024 年至 2034 年的复合增长率约为9.53%。其中,2024年亚太地区轴承市场规模约为543.5亿美元,占全球轴承市场份额的 41%,预计到 2034 年将增长至 1,367.0 亿美元,且中国是亚太轴承产业的主要市场之一。
(2)我国轴承行业概况
我国轴承行业起步较晚,但在国家政策扶持与国内市场强劲需求的双重驱动下,近年来实现了高质量快速发展。“十三五”期间(2016 年-2020 年),我国轴承行业营业收入从 2016 年的 1,623 亿元增长至 2020 年的 1,930 亿元,年均增长 4.35%。根据中国轴承工业协会统计,2024 年轴承行业发展再创新高,实现营业收入 2,315 亿元,同比增长 6.2%;轴承产量完成 337 亿套,同比增长 17.3%。
历经 70 余年发展,我国轴承工业完成了从无到有、从小到大的跨越,特别是改革开放以来,行业持续快速发展,逐步构建起独立完整的工业体系。我国已成为世界轴承生产大国,全行业规模以上轴承企业超 1,300 家,从业人员近 40 万人。但是,我国还不是轴承生产强国,在产业结构、研发能力、技术水平、产品质量、效率效益等方面与国际先进水平尚有较大差距,部分高端轴承仍以进口为主。加快发展轴承产业,实现高端轴承制造的自主可控,已成为国家未来产业发展的重要战略目标。
2、行业技术水平及特点
(1)轴承行业制造关键技术
轴承是规模化生产的精密机械产品,加工流程涵盖众多关键工序,只有用先进的制造技术和相应的设备,才能确保产品的精度、性能、使用寿命以及可靠性等技术指标的实现。轴承的生产制造涉及的关键技术包括锻造加工技术、车削加工技术、热处理技术和磨削加工技术。
1)锻造加工技术
锻造加工作为轴承套圈制造的核心初加工(毛坯加工)环节,其核心是通过锻造工艺将金属原材料加工成与套圈最终形状相近的毛坯件——这一过程不仅能大幅提高金属材料利用率、减少后续车加工切削量,从而节约原材料、降低成本;更能通过压力消除金属内部疏松、气孔等缺陷,优化金属组织,使金属流线沿套圈受力方向合理分布并提升致密度,为延长轴承使用寿命奠定基础。
2)车削加工技术
车削加工作为轴承套圈的关键成型工序,主要通过车削设备对锻后毛坯进行精准切削,使加工后的套圈与最终产品完全一致,同时保证基础尺寸精度与表面粗糙度达到标准,为后续磨削加工创造有利条件,从源头降低磨削工序的难度与误差风险。
3)热处理技术
热处理是决定轴承质量的关键工序。轴承制造必须经过淬火硬化热处理,才能满足核心性能要求,在整个制造流程中,热处理能耗占总能耗的 25%左右,且热处理后的变形量直接决定后续工序的磨削余量。因此,推进热处理高效化、小变形等技术,对降低能耗、提升轴承制造效率至关重要。
4)磨削加工技术
磨削加工作为轴承套圈的最终成品加工环节,核心是通过高精度磨削设备对车加工半成品进行精细研磨,精准控制套圈的尺寸公差(如内径、外径、厚度)与形状精度(如圆度、圆柱度、端面平行度),确保完全符合设计标准,最终为轴承装配提供尺寸精准、形态规整的合格零部件,其加工质量直接决定轴承成品的旋转精度与运行稳定性。
(2)轴承行业技术发展特征
当前,我国轴承行业的技术发展呈现出五大特征:
一是坚定推进产品“标准化、系列化、通用化”建设,通过构建覆盖核心参数的统一标准体系,以最少的基础品种衍生适配不同产业的多样化需求,既减少非标设计冗余,又为规模化生产奠定基础,实现效率与适配性的平衡。
二是顺应主机产品更新换代需求,产品向轻量化、单元化及智能化方向迭代,组件化与单元化提升安装便捷性,智能化则通过集成传感器、监测模块等功能,实现运行状态实时感知,更好匹配重大装备的升级要求。
三是聚焦性能优化,产品持续向高速度、高精度、高可靠性方向突破,同时着力降低摩擦损耗、振动幅度与运行噪声,从“满足基本使用”向“提升主机整体效能”转变,以适配各类重大装备等对运行稳定性要求严苛的场景。
四是深度融合数字化技术,广泛采用并升级计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM),同时推进计算机集成制造系统/信息管理系统(CIMS/IMS)的全面应用,实现从产品设计、生产加工到全流程管理的数字化闭环,提升生产精度与效率。
五是积极应用现代高新技术突破性能瓶颈,同时创新设计结构,通过材料、工艺与结构的协同创新,持续强化轴承可靠性技术,满足极端工况下的长期稳定运行需求。
3、行业产业链
轴承行业的上游主要是原材料以及轴承部件供应商,中游主要是轴承制造企业,下游是轴承应用领域,主要包括汽车工业、轻工机械、重型机械、重大装备等领域。
(1)行业上游
轴承行业上游的原材料主要包括轴承钢、钢管等钢制品以及塑料、油脂等非金属材料;轴承部件主要包括套圈、滚动体、保持架、密封件等零部件。其中,轴承钢的品质决定了轴承成品的质量。轴承钢属于特种钢。特种钢是指由于成分、结构、生产工艺特殊而具有特殊的物理、化学性能或者特殊用途的钢铁产品。特种钢在冶炼过程中加入了较多的合金元素,并采取了特殊的生产、加工工艺,使得特种钢的性能、成分和组织结构优于普通钢铁。特种钢制成的产品主要应用于汽车工业、轨道交通、国防军工、机器人等对钢材质量要求较高的领域。
(2)行业下游
轴承的下游应用领域广泛,根据《中国机械工业年鉴 2024》的统计,轴承下游市场主要涵盖四大领域:一是汽车工业领域;二是以家电和电机为代表的轻工机械领域;三是以工程机械和农业机械为代表的重型机械领域;四是以轨道交通和风力发电为代表的重大装备领域。
其中,以重大装备领域为核心的高端轴承市场,是我国轴承行业未来发展的重要突破方向。对国内轴承企业而言,唯有在高端轴承领域实现技术与市场突破,才能真正达成高端化、国际化发展目标,打破当前国际八大家对高端市场的垄断格局,推动我国从全球轴承生产大国向产业强国转型,实现国内轴承产业“由大转强”的战略升级。
1)汽车工业领域
根据中国汽车工业协会统计,2024年中国汽车产销量分别为3,128.2万辆和3,143.6万辆,同比增长 3.7%和 4.5%。2024 年新能源汽车产销量分别为 1,288.8 万辆和 1,286.6万辆,同比增长 34.4%和 35.5%,新能源汽车增速高于汽车行业平均增速。未来,中国汽车产业,尤其是新能源汽车产业规模仍有非常大的发展空间。
轴承作为汽车的关键基础部件,广泛应用在底盘系统、动力及轮系系统、传动系统、转向系统等诸多关键位置,单辆汽车配套使用的各类轴承平均约 100 余套。轴承的性能直接决定了整车的可靠性、安全性与舒适性,因此国际领先的大型轴承企业普遍设有专门的汽车轴承事业部门,并且将该部门作为一个重要的事业部门来突出对待。
随着汽车行业发展与消费者需求的升级,市场对汽车舒适性、使用经济性的要求快速提升,这一需求直接传导至轴承领域:不仅要求轴承使用寿命更长、更具可靠性,还需满足低噪音、低摩擦、免维护等舒适便捷属性,同时通过轻量化设计、单元化技术控制制造成本。当前汽车轴承的技术研发水平已处于各行业轴承应用前列,其技术高度既代表了整个轴承行业的发展水平,也反向推动汽车性能改进与应用技术革新。
从国内发展进程来看,早年我国汽车关键配套轴承高度依赖进口。近年来,国内轴承企业凭借持续的技术研发积累与生产经验沉淀,逐步实现了配套轴承的本地化。此外,在环境保护、节能减排政策的驱动下,新能源汽车已成为我国汽车产业的重要增长源,其快速发展为汽车轴承带来新的市场机遇,与之配套的新能源汽车轴承产品,也明确成为行业未来的重点发展方向。
2)轻工机械领域
轻工机械是指专门应用于轻工业生产领域,为家用电器、工业电机、粮食和食品加工、纺织等轻工业提供从原料处理到成品产出全流程的生产、加工、包装、检测等服务的各类机械设备总称。轻工机械的核心功能是通过机械化与自动化技术,实现轻工业产品的高效转化,其不仅是支撑轻工业实现规模化生产的重要保障,更是助力行业提升产品质量稳定性、降低人工成本、推动生产效率提升的关键设备。在轻工机械的众多细分应用场景中,家电领域和电机领域是轴承应用最为广泛的领域。
①家电领域
轴承是家电行业的关键基础部件,广泛应用于空调、冰箱、电视机等主要家电品类,家电及其部件通常需装配一定数量的轴承,且以小型、微型深沟球轴承为主。公司通过多年的技术积累,在小型、微型深沟球轴承研发技术方面已实现较大突破,生产的轴承成品在噪音控制等核心技术指标方面已达到国际领先水准。
从行业发展趋势来看,近年家电行业集中度持续提升,未来作为配套领域的家电轴承行业集中度也将随之提高。同时,随着国家节能环保政策不断推进,家电产品向绿色环保方向发展的趋势愈发明显,这也对家电轴承的节能性能提出了更高要求。
②电机领域
轴承是各类电机产品的必要基础零部件,作为电机旋转系统的关键支承元件,主要承担电机转子的径向载荷与轴向载荷,约束转子的径向和轴向位移,确保转子在定子内精准、稳定旋转,是保障电机正常运行的重要部件。轴承的性能直接决定了电机的运行精度、振动噪声、能效水平及使用寿命,是影响电机整机可靠性与核心竞争力的关键零部件。电机主要使用深沟球轴承、圆柱滚子轴承、角接触及多点接触球轴承、调心滚子轴承等类型轴承。未来,随着制造业的智能化升级,电机对高精度、高可靠性轴承的需求也将随之增加。
3)重型机械领域
重型机械是指专门应用于重工业生产与重大工程领域,能承受高强度载荷、处理大型或重型物料,为冶金、矿山、建筑、化工等重工业门类提供物料开采、冶炼、铸造、锻压、搬运、安装及大型构件加工等核心作业的一类大型、高功率机械设备的总称。重型机械的核心特征是体积庞大、结构坚固、动力强劲,可完成人力或中小型机械无法实现的重型作业,是支撑重工业发展、保障重大基础设施建设、推动能源开发与原材料工业规模化生产的关键装备基础。在重型机械的众多细分应用场景中,工程机械与农业机械是轴承应用最为广泛的领域。
①工程机械领域
工程机械主要应用于房地产开发和基础设施建设等下游领域。2024 年,工程机械中的挖掘机全年销量达 20.11 万台,较 2023 年同比增长 3.12%。作为典型的强周期性产品,挖掘机销量的持续回升,与基建进入更新周期、市场投资需求稳中有升等因素密切相关;且挖掘机作为宏观经济的“晴雨表”,也释放出工程机械行业市场规模将持续增强的积极信号。
根据中国工程机械协会的统计,工程机械单台设备平均需配套使用约 50 余套轴承。从产品类别来看,工程机械配套轴承以深沟球轴承及圆锥滚子轴承为主。按尺寸段划分,工程机械配套轴承以中大型、大型轴承为主。在工程机械轴承领域,国内企业在大型轴承的技术研发实力与产品性能上,与国际领先水平仍存在一定差距。不过近年来,政府机构与行业协会已牵头组织行业内企业,针对关键轴承零部件开展专项技术攻关;未来,以大型工程机械轴承为代表的高端工程机械轴承的研发与生产,将成为行业重点发展方向。
②农业机械领域
农业机械是作物种植业、畜牧业生产及农畜产品初加工处理过程中所用各类机械的总称。农业机械是现代农业发展的重要物质基础,当前,我国正处于传统农业向现代农业转型的关键阶段,加快推进农业机械化与农机工业发展,对提升农业装备先进性、改善农业生产条件、增强农业综合生产能力及拉动农村消费需求具有重要意义。
农业生产机械化程度的提升,是农业机械轴承领域发展的重要保障。近年来,我国农机企业通过自主研发、技术引进与技术改造相结合,逐步填补了国内高端农业机械自主生产的空白,大幅缩小了我国农机工业与国外先进水平的差距,中高端农机产品也随之呈现国产替代趋势。
现阶段,国内自主生产的农机产品种类愈发丰富,已基本覆盖现代农业生产全环节,且产品性能持续提升,可满足种植业、畜牧业、农产品加工业、林业、渔业及农业运输等各细分领域的市场需求。在国际市场上,我国农机产品凭借高性价比优势广受青睐,对外贸易形成出口额远高于进口额的顺差格局,其中高价值大型农机产品出口增长较快,推动农机出口产品结构不断优化。
从需求结构来看,农业机械轴承以中小型深沟球轴承、圆锥滚子轴承为主,目前国内农业机械轴承仍存在部分产品依赖进口的情况。展望未来,农机轴承的发展将主要呈现两大趋势:一是继续推进高端轴承国产化,二是顺应农业机械发展方向,向精细化、节能化方向迈进。
4)重大装备领域
重大装备是关系国家安全和国民经济命脉的战略产品,是国家核心竞争力的重要标志,具有技术复杂度高、研发周期长、系统集成性强、产业链带动效应显著等特征,主要包括轨道交通、风力发电、精密机床、海洋工程、盾构机等领域。
根据《全国轴承行业“十四五”发展规划》《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录(2024 年版)》规定,我国战略性新兴产业和制造强国战略重点发展领域需要大量的高端轴承配套,轴承行业应着力对这些轴承研发工程化及产业化。
①轨道交通领域
我国高速铁路建设瞄准世界铁路先进水平,在短短几年间已成为世界上技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家,我国的高速铁路技术已走在世界最前列。截止到 2024 年底,我国铁路营业总里程达到 16.2 万公里,其中高铁 4.8 万公里,全国铁路固定资产投资完成 8,506 亿元,投产新线 3,113 公里,其中高速铁路 2,457 公里,为我国轨道交通轴承提供了巨大的市场空间。
目前,我国高速动车组列车技术已达到国际领先水平,但安装在高速动车组车轴轮毂上的轴箱轴承——动车组最关键部件之一,仍全部使用进口轴承,这也是制约高速动车组及其相关零部件实现完全自主知识产权的短板。目前高速动车组轴箱轴承核心技术均由国外公司掌握,并对我国实行严格的技术封锁,建立了很高的技术壁垒,因此,加速动车组轴箱轴承自主化研发实现自主化配套已迫在眉睫。
②风力发电领域
我国幅员辽阔,海岸线长,陆地面积约为 960 万平方千米,海岸线(包括岛屿)达 32,000 千米,拥有丰富的风能资源,并具有巨大的风能发展潜力。在我国大力发展清洁能源的背景下,风电产业获得迅猛发展。根据国家能源局发布数据,截止 2024 年底我国风电装机容量已经达到 33.5 亿 kW,同比增长 14.6%。在清洁能源强劲需求背景下,风电设备制造规模效应日益突出,风电设备制造技术也在不断进步,风电成本持续下降。显著的价格竞争优势,将进一步促进我国风电设备占领全球市场。
然而,风电设备的关键轴承如主轴轴承、增速器轴承、发电机轴承等相关市场长期由斯凯孚、铁姆肯等外资企业主导。因此,加快我国风电轴承技术自主研发,尽快实现关键风电轴承技术突破具有重要战略意义和经济社会效益。目前,公司生产的主轴轴承、齿轮箱轴承、发电机轴承、偏航变桨回转轴承已实现批量供货。
此外,机器人行业作为全球新兴战略产业,是衡量一个国家科技创新实力与高端制造发展水平的核心标志。2023 年,工信部等十七部门联合发布《“机器人+”应用行动实施方案》,明确到2025年实现制造业机器人密度较2020年翻番,服务机器人、特种机器人行业应用深度和广度显著提升,机器人促进经济社会高质量发展的能力明显增强。同年,工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》,进一步指出人形机器人产业将成为重要的经济增长新引擎,要求形成安全可靠的产业链供应链体系。随着系列政策逐步落地,机器人整机及核心零部件产业将迎来广阔的市场发展空间。
轴承作为机器人的重要零部件,需匹配机器人不同运动部位的特殊需求,呈现明显的“部位适配性”特征。薄壁四点接触球轴承、薄壁角接触球轴承和薄壁深沟球轴承等主要应用于机器人腰部、肘部、腕部等需灵活转动的部位,超窄、超薄系列交叉滚子轴承重点适配机器人手臂、肩部、腰部及谐波减速机关节以承担高精度定位与载荷传递功能,而薄壁角接触球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承等则主要用于 RV 减速机以保障动力传输的稳定性与高效性。
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