2023轴承行业研究报告：机械设备核心部件机器人有望打开应用.docx

机械设备核心部件，机器人有望打开应用内容目录L轴承：机械设备关键基础件，制作工艺复杂壁垒较高71.I轴承为装备制造领域关键基础件，市场空间巨大，下游应用广泛71.2轴承分为滑动/滚动轴承，滚动轴承应用最广，由轴承套圈、滚动体、保持架构成81.3轴承钢材、轴承专用装备、轴承滚子构筑三大核心技术壁垒122 .轴承在移动机器人旋转、线性驱动中有望大量应用，带来显著市场增量171 .1减速器轴承：以交叉滚子轴承为主应用在RV减速器、谐波减速器上172 .2电机轴承：以深沟球轴承、圆柱滚子轴承、角接触轴承、调心滚子轴承为主193 .3丝杠轴承：主要承受轴向载荷，预计以深沟球轴承十四点接触轴承为主214 .4人形机器人有望显著加大轴承需求量243 .八大轴承企业统治全球市场，国内企业逐步突围243. 1八大轴承企业统治全球市场，国内龙头初具规模243. 2国产化率较低，国内企业份额较为分散，未来有较大成长空间254.投资建议274. 1重点关注公司274. 2国机精工：轴承+超硬材料构造成长潜力，提质增效可期274. 3五洲新春：国内轴承磨前产品龙头，具备全产业链制造优势304. 4秦川机床：磨床技术水平处国内第一梯队334. 5力星股份：国内精密轴承钢球龙头，持续拓宽新应用领域364 .6长盛轴承：自润滑轴承国产龙头，拓展风电打开新增长极385 .7日发精机：高端轴承装备市占率国内领先424. 8雷迪克：专精汽车轴承领域，紧随国产替代浪潮454. 9人本股份：轴承领先企业，有望率先实现高端领域突破485.风险提示50图表目录图表1：轴承通过承受径向、轴向载荷实现传动轴支承7图表2：22年全球轴承市场空间超千亿美元7图表3：22年我国轴承行业市场规模约2500亿元人民币7图表4：轴承下游应用广泛，为主轴、滚珠丝杠、RV减速器关键基础件8图表5：21年轴承行业下游应用集中在汽车、家电、电机等领域8图表6：滑动轴承和滚动轴承的特性9图表7：滚动轴承由轴承套圈（内圈/外圈）、滚动体、保持架、密封装置构成9图表8：轴承套圈为滚动轴承环形零件，通常分为内圈和外圈9图表9：轴承滚动体类型10图表10：滚动轴承保持架10图表11：深沟球轴承密封类型10图表12：滚动轴承按照承受载荷方向、公称接触角、滚动体形状不同有较多分类11图表13：滚动轴承按照接触角分类11图表14：各类代表性滚动轴承的结构比较11图表15：不同类型轴承承载能力不同12图表16：轴承精度等级对照12图表17：轴承加工工艺流程（包括钢球和滚子两种轴承）13图表18：轴承行业主要使用钢材13图表19：我国轴承钢发展存在的问题14图表20：轴承的磨削、超精加工工序14图表21：秦川机床SK7432×15GX高精数控丝杠磨床15图表22：宇环数控YHMM300精密级磨床15图表23：密封箱式多用炉：用于齿轮、轴承等产品的渗碳、淬火、正火等热处理工艺15图表24：中国热处理设备技术及产品和工业发达国家仍有一定差距15图表25：轴承滚子主要包括圆锥滚子、圆柱滚子、球面滚子等16图表26：国产圆锥滚子专用装备与国际先进水平对比16图表27：特斯拉人形机器人预计将带来与电机、减速器、丝杠配套的轴承需求17图表28：轴承在工业机器人主要与减速器进行配套实现各类传动18图表29：等截面薄壁轴承、交叉滚子轴承为最适合工业机器人的两类特殊轴承18图表30：RV减速器主要轴承19图表31：柔性轴承、交叉滚子轴承为谐波减速器核心部件19图表32：电机系统的外界承载示意20图表33：轴承在电机中主要对旋转轴进行支承20图表34：卧式电机主要轴承结构20图表35：不同类型轴承承载转速能力21图表36：电机轴承主要类型21图表37：丝杠两端常用支承型式22图表38：数控机床丝杠可采用向心轴承+推力轴承/角接触轴承组合22图表39：特斯拉人形机器人线性执行器预计采用深沟球轴承+四点接触轴承结构22图表40：四点接触轴承特点23图表41：四点接触轴承为径向和轴向负荷轴承23图表42：角接触和四点接触球轴承23图表43：普通型深沟球轴承和四点接触球轴承结构23图表44：人形机器人有望显著加大轴承需求量24图表45：全球主要轴承厂商24图表46：国内轴承市场主要参与者25图表47：国内轴承市场国产化率不高且份额较为分散（2020年）26图表48：国内轴承龙头企业于各轴承领域取得技术突破26图表49：建议“十四五”联合攻关的高端轴承标志性产品及相应参与单位26图表50：重点公司估值情况27图表51：国机精工轴承业务主要产品27图表52：国机精工民用轴承主要研发产品28图表53：轴承、磨料磨具、贸易是国机精工三大业务板块29图表54：轴承、磨料磨具为国机精工两大利润核心29图表55：国机精工历年营收及增速29图表56：国机精工历年归母净利润及增速29图表57：国机精工历年研发费用及研发费用率29图表58：国机精工历年产品毛利率29图表59：国机精工股权激励考核指标30图表60：五洲新春主营轴承、风电滚子、汽配、热管理系统零部件四大业务板块30图表61：五洲新春各环节优势明显30图表62：五洲新春轴承产品对应客户情况31图表63：收购FLT形成研发、销售、产品互补32图表64：轴承及配件业务贡献主要收入来源32图表65：五洲新春国内收入占比整体有所提升32图表66：五洲新春营业收入整体呈现持续增长趋势32图表67：五洲新春归母净利润21年以来持续增长32图表68：五洲新春毛利率有所下滑，净利率有所回升33图表69：五洲新春期间费用率管控良好33图表70：五洲新春2022年非公开发行股票募集资金拟投向风电滚子、新能源汽车零部件项目（单位：亿元）33图表71：秦川机床布局主机、高端制造、核心零部件、智能制造四大业务板块34图表72：秦川机床收入以机床、核心零部件产品为主34图表73：秦川机床机床毛利率近年逐步提升34图表74：秦川机床分板块收入占比规划35图表75：19年后秦川机床营收规模显著增长35图表76：19年后秦川机床归母净利润显著回暖35图表77：19年后秦川机床净利率回暖36图表78：秦川机床销售+管理费用率19年后整体下降36图表79：秦川机床五轴机床新增产能对应7.47亿潜在销售收入36图表80：力星股份主要产品及对应应用领域37图表81：力星股份营收持续增长37图表82：1Q23力星股份归母净利润实现高增37图表83：力星股份整体费用率管控能力较强38图表84：力星股份盈利能力短期有所下降38图表85：长盛轴承主要产品为各类滑动轴承38图表86：自润滑轴承拥有免润滑、免维护、低噪音、耐磨损等优点39图表87：长盛轴承自润滑轴承产品下游行业常见部位主机配套需求数量40图表88：自润滑轴承主要应用在铲斗等关键部件上41图表89：自润滑轴承主要应用在变速箱、座椅等部位41图表90：长盛轴承营收持续增长41图表91：长盛轴承归母净利润41图表92：长盛轴承各滑动轴承收入结构42图表93：长盛轴承自润滑产品毛利率较高42图表94：日发精机主营业务及产品43图表95：日发精机高端机床、磨床43图表96：日发精机收入以高端机床与航空运营为主44图表97：机床业务毛利率稳定，航空运营出现较大波动44图表98：日发精机历年营收变化44图表99：日发精机毛利率及净利率情况44图表100：日发精机期间费用率较为稳定45图表101：雷迪克主要产品为汽车轴承45图表102：雷迪克系列产品在汽车上的应用46图表103：雷迪克促进产品高端化升级项目46图表104：雷迪克轴承产品大部分销往AM市场，少部分销往OEM市场46图表105：雷迪克营业收入整体增长47图表106：雷迪克归母净利润整体增长47图表107：2022年轮毂单元收入占比最大47图表108：2022年轮毂单元毛利占比最大47图表109：雷迪克整体盈利能力稳定47图表110：雷迪克历年费用率水平47图表111：人本股份轴承客户、应用领域48图表112：高端轴承细分产品48图表113：人本股份分产品营业收入49图表114：人本股份成品轴承分领域营业收入49图表115：人本股份分产品毛利率49图表116：人本股份分产品毛利占比49图表117：人本股份归母净利润变化50图表118：人本股份营业收入变化50图表119：人本股份毛利率及净利率50图表120：人本股份期间费用率501 .轴承：机械设备关键基础件制作工艺复杂壁垒较高1.1 轴承为装备制造领域关键基础件,市场空间巨大下游应用广泛轴承是机械传动轴的支承，是装备制造领域的关键基础件，是主机性能、功能与效率的重要保证，是工业领域重大装备的核心部件之一。其主要功能是传递力和运动，减少摩擦损失。图表7：轴承通过承受径向、轴向载荷实现传动轴支承来源：中国轴承工业协会，国金证券研究所22年全球轴承市场空间超千亿美元，全球八大跨国轴承企业占据全球70.的市场。从轴承行业整体来看，全球市场规模己超千亿美元。据统计，2021年全球轴承市场规模约1200亿美元，2016-2021年CAGR的4.4。中国轴承行业市场规模保持高速增长，根据中国轴承业协会数据，2021年轴承行业市场规模快速增长至2278亿元，2022年国内轴承市场空间预计突破2500亿元。图表2:22年全球轴承市场空间超千亿美元图表3:22年我国轴承行业市场规模约2500亿元人民币轴承行业营业收入（亿美元）YOY轴承行业营业收入（亿元人民币）YoY来源：precedenceresearch.国金证券研究所来源：中国轴承工业协会，国金证券研尢所轴承下游应用广泛，在航空航天、轨交、高端机床、工程机械等领域扮演重要角色，为主轴、滚珠丝杠、RV减速器、谐波减速器等产品关键基础件。图表4:轴承下游应用广泛,为主轴'滚珠丝杠'RV减速器尖键基础件来源：论我国重大技术装备轴承的自主安全可控，国金证券研尢所根据中国机械工业年鉴2021的统计，21年轴承下游应用集中在汽车、家电、电机等领域。其中汽车轴承、家电轴承和电机轴承结构占比较高，分别达39B2018aU图表5:21年轴承行业下游应用集中在汽车、家电、电机等领域汽车轴承家电轴承电机融承，工程机械轴承农机轴承风力发电冶金矿山机械轴承，幡车辆轴承其他轴承来源：中国机械工业年鉴20213，人本股份招股说明书，国金证券研究所1.2 轴承分为滑动/滚动轴承,滚动轴承应用最广由轴承套圈、滚动体'保持架构成按照运动元件的摩擦性质不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承。滚动轴承般都有内圈和外圈，中间装有滚珠或滚子等滚动体，靠滚动来支撑滚动负荷。滑动轴承用面来支持旋转负荷，有直接滑动接触的情况，也有将流体作为媒体，以一定的膜厚维持滑动的情况。将较而言，二者的摩擦形式不同，滚动轴承阻力更小，而滑动轴承般应用于低速重负载工况。图表6 :滑动轴承和滚动轴承的特性滚动轴承滑动轴承示意图'. 内图取'外图港，常动体构造般都有内圈和外圈，中间装有滚珠或滚子等 滚动体，靠滚动来支撑滚动负荷。尺寸由于其间装有滚动体，截面面积大。摩擦起动时和旋转时，摩擦扭矩都极小。内部间隙和刚性润滑温度内部间隙设计为负值，能够让所使用的轴承具 有刚性。原则上不可缺少润滑剂，由于使用了润滑脂等 容易维修且对污染更敏感。nJ在高温和低温卜使用，润滑剂带来的冷却效 果值得期待。用面来支持旋转负荷，有直接滑动接触的情 况，也有将流体作为媒体，以一定的膜厚维持 滑动的情况。截面面积非常小。启动时的摩擦扭矩大，旋转时因条件而异，有 时也很小。在存在间隙的状态下使用。从而轴承仅在间隙 范围内移动。有的轴承无需润滑就可以使用，但般来说对 污染较为迟钝。需要充分注意油涧滑的条件。股有高温和低温上的限制。来源：NTN仃网，国金证券研窕所滚动轴承应用最为广泛，主要由轴承套圈、滚动体、保持架、密封装置构成：图表7:滚动轴承由轴承套圈（内圈力卜圈）、滚动体、保持架、密封装置构成密封一ffi外圈滚动体保持架来源：g工业机器人技术基础，国金证券研究所1）轴承套圈：轴承套圈是具有一个或几个滚道的向心滚动轴承的环形零件，通常分为外圈、内圈。图表8:轴承套圈为滚动轴承环形零件通常分为内圈和外圈来源：人本股份招股说明书，国金证券研究所2）滚动体：一般指滚动球或滚子，按照形状分为圆柱形、锥形、球面形、针形儿种。滚珠轴承成本低、结构紧凑，适用于更高的速度和更轻的负载；而滚子轴承更适用于更重的负载和冲击。不同滚子所承受的荷载类型也有差异，其中圆柱滚子轴承般承受径向荷载;圆锥滚子轴承可承受组合荷载，多用于机器主轴：滚针轴承尺寸小，常用于变速箱领域。图表9:轴承滚动体类型球形滚子圆柱形滚子锥形滚子球面形（鼓形）滚子针形滚子来源：£电机轴承应用技术丸国金证券研究所3）保持架：用于分隔引导滚动体的运行元件，为润滑提供空间的同时防止滚动体之间的金属直接接触带来摩擦和发热。保持架用于固定滚动体的位置，使滚动体以正确恰当的位置和间隔工作，并不承担载荷。图表70:滚动轴承保持架来源：电机轴承应用技术3,国金证券研究所4）密封装置：用于封住内部的油脂和防止粉尘进入。图表“：深沟球轴承密封类型隋曾昌回昌昌回昌昌昌ZRSZXNNRZZ2RSZZX2ZN2RSN来源：£电机轴承应用技术羽国金证券研究所滚动轴承按照承受载荷方向、公称接触角、滚动体形状不同有较多分类。按承受载荷方向可分成向心轴承和推力轴承，其中向心轴承主要用于承受径向载荷的滚动轴承，其公称接触角从0。到45°,径向接触轴承公称接触角为0°,包括圆柱滚子轴承、滚针轴承；向心角接触轴承公称接触角大于0°到45。，包括调心球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承等。推力轴承主要用于承受轴向载荷的滚动轴承，其公称接触角大于45。到90°,轴向接触轴承公称接触角为90°,推力角接触轴承公称接触角大于45。但小于90。图表73:滚动轴承按照接触角分类图表72:滚动轴承按照承受载荷方向'公称接触角、滚动体形状不同有较多分类级分类二畿分类三级分类四级分类五级分类构向接岐轴承校向接触球轴承-法沟球轴承向心轴承位向接触渣孑柏承柱次/轴承滚针轴承角接触向心轴承用接岐向心球轴承国心球轴承角接电理轴承轴承用接触向心浓f轴承踹推深f林承调心濯户轴承轴向接收轴承轴向接触球轴承一推力球轴承推力轴承轴向接触浪子忖承推力Hl柱演轴承推力液竹忖承角接政推力轴承用接触推力球怆承推力角接触球轴承用接触推力浪子轴承拊力Wlft澧/轴承措力调心淮f轴承林力向心If的承0温加域将承浪动体为Rti派子：樟为向心8IH*子H,ff:中径长比在1：3以上的.W之为JSBi枝承也国圆柱«?»）.幔长比在1:3以下的，裨立为HH*九来源：电机轴承应用技术，国金证券研究所来源：中国战略性新兴产业研究与发展：高端轴承瓦国金证券研究所按照滚动轴承所使用的轴承套圈、滚动体、保持架结构不同，分为深沟球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、自动调心滚子轴承、滚针轴承等。图表74:各类代表性滚动轴承的结构比较来源：NTN官网，国金证券研究所不同轴承结构在相同内径下具有不同的承载能力。深沟球轴承可承受径向、轴向载荷，适合高转速、低噪音、低振动用途；角接触轴承（向心）球与内圈、外圈接触角越大，轴向载荷的承受能力越大，接触角越小有利于高速旋转；四点接触球轴承是一种内外圈分离型单列角接触球轴承，其内圈对中心轴呈垂直平面分成两部分，可承受组合荷载；推力球轴承由两个轴承盘组成，主要吸收轴向力；调心球轴承内圈有两列沟道，外圈沟道呈球面，球面的曲率中心与轴承中心一致，内圈、球及保持架相对外圈可自由倾斜，因此可以自动调整轴心角度偏差，最适合吸收径向力。图表75:不同类型轴承承载能力不同国回回国轴承类型来源：电机轴承应用技术3,斯凯孚，国金证券研究所1.3 轴承钢材'轴承专用装备、轴承滚子构筑三大核心技术壁垒轴承属于高精度产品，需经过复杂的工艺加工过程。要高效率、低成本地加工出精度高、寿命长、性能可靠的轴承产品，需要材料科学、热处理技术、精密机械加工技术、数控技术等多学科的理论和技术的支撑。图表76:轴承精度等级对照株;tqDitv*ISOO4206S42DIN6M2FOMFSF4nHAJlSBl$14JIS(J得JIS，J1S4JlSJANSIBl14ABCCIADEOABCCSABCC7ABEC9中SGB3070(G)6（E）5<D)4(C)2(B)来源：工业机器人完全应用手册，国金证券研究所轴承的具体生产工艺流程：原材料一一内外圈加工、钢球或滚子加工、保持架（冲压或实体）加工一一轴承装配一一轴承成品。各部分生产工艺流程如下所示。图表77:轴承加工工艺流程（包括钢球和滚子两种轴承）来源：博特轴承，国金证券研究所1）高端轴承难点一轴承钢材国内高端轴承钢产品与国外仍存在差距。轴承行业所使用钢材主要包括高碳铭轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢和中碳轴承钢，其中高碳铝轴承钢在我国轴承使用消耗量最大，占比达到95。高碳铭轴承钢方面，目前兴澄特钢已能按GB/T182542016标准第二等级批量生产，第一等级特级优质钢也已开始生产和供货。渗碳轴承钢、中碳轴承钢方面，国产钢材己达到国外同类产品水平；不锈轴承钢、高温轴承钢方面，国产钢材的技术质量水平与国际先进水平还有一定差距。图表78:轴承行业主要使用钢材品类具体内容高碳锚轴承钢GCrI5、GCrl5SiMn.GCrI8Mo、GCrlSSiMo和G85Crl5渗碳轴承钢G20CrMo().G20CrNiMo()G20CrNi2Mo().G20Cr2Ni4（八）、GloCrNi3Mo（八）和G20Cr2Mn2Mo()不锈轴承钢G95Crl8G102Crl8Mo和G65Crl4Mo高温轴承钢Cr4Mo4V和H10Cr4Mo4Ni4V,H10Cr4Mo4Ni4V是目前性能最好的高温渗碳钢材料，未来需研发更高耐温性能的CSS-42L中碳轴承钢42CrMo,G56Mn.G70Mn和G42GrMo（目前国家标准正在制定中）无磁轴承钢CH05(G60)sX52合金来源：中轴协轴承工业，国金证券研尢所我国轴承钢发展迅速，但仍存在不足。技术和装备方面取得实效，一些优势特钢企业，如江阴兴澄特种钢铁有限公司，通过引进国际先进的特钢治炼和轧制装备以及技术，使得轴承钢的治炼和轧制工艺装备达到了国际先进水平。此外，随着真空脱气技术和装备的应用，我国轴承钢在纯净度与夹杂物方面的实物质量上了一个大的台阶，氧含量由原来电炉钢的30-40ppm下降到真空脱气模铸钢的5-12ppm和连铸钢的4-12ppmo然而，国内轴承钢发展仍存在基础研究尚待深入、技术和装备根莠不齐、质量控制不严、未形成质量监督机制、研发力度弱等问题。图表79:我国轴承钢发展存在的问题问题详情基础研究尚待深入相关的企业、大学、科研院所虽然已开展了大量对轴承钢的基础研究和应用基础研究，但在轴承钢抗疲劳性能因素与失效机制的定量研究及评价技术等方面仍与国际先进水平存在定的差距。缺乏对碳化物技术和装备稹莠不齐与疲劳寿命关系的深入研究。一些特钢企业引进了国际先进的特钢冶炼和轧制装备和技术，但其他钢厂的冶炼和轧制装备落后，容量小，无RH/VD真空脱气炉，无高精度连轧线，无长时间高温均匀化退火装置，无末端电磁搅拌装置，连质量控制不严未形成质量监督机制研发力度弱铸坯断面边长小于200mm、钢锭质量小于3t,轧制比达不到要求等。由于质量管理和控制不严，部分特钢企业生产的轴承钢无法达到标准要求，出现严重缺陷，如表面缺陷、低倍缺陷、高倍缺陷和碳化物不均匀，严重影响轴承的寿命和可靠性。长期的卖方市场使得轴承钢质量缺乏第二方和第三方监督，国家监督检查不够有效。许多轴承生产企业在采购轴承钢时没有进行供应商的质量保证调查和认可，中小轴承企业缺乏轴承钢进厂检验能力。国际跨国轴承公司在轴承钢研发方面投入较大，并取得了多项成果，但我国轴承钢的研发力度相对较弱，种类较少，无法满足不同使用要求的重大装备的配套需求。来源：中轴协轴承工业，国金证券研究所2）高端轴承难点一磨床与热处理设备磨削加工是轴承生产的关键工序，磨床是核心设备。磨削加工成本占轴承生产成本的以上，其中，轴承生产过程中所需的磨床数量占全部金属切削机床数量附60左右，生产中所需的磨削加工劳动量约占总劳动量的60。轴承磨削加工包含磨削、超精、研磨等。图表20：轴承的磨削、超精加工工序内磨削沟道超精平面磨削外硼磨削外沟磨削外网端面磨削外置外校也晒削外沟愤面精加工图磨削内、外HB的网续同、外径面、沟、内径面等，以达到精度矍求。来源：轴承杂志社，国金证券研窕所制作高端轴承的磨床装备仍为美H德掌控。国产高端轴承制造需要高精度、高稳定性、高可靠度的机床装备，尤其是磨床，德国MikrOSa（米克罗莎）、德国利勃海尔、日本光洋株式会社（无心磨床），日本东洋（轴承内圆磨床）在我国高精度磨床领域占据重要份额，掌握顶尖的高速磨削技术，生产的数控磨床的外表面磨削砂轮线速度可达到120ms,内表面磨削线速度可达到60ms-80ms,机床的磨削速度高生产效率也会提高。图表22 :宇环数控YH""300精密级磨床图表27:秦川机床SK7432x15GX高精数控丝杠磨床来源：秦川机床官网，国金证券研究所来源：宇环数控官网，国金证券研究所轴承的常规热处理包括球化退火、淬火和低温回火，轴承零件热处理质量的好坏直接影响着后续加工的质量并最终影响到轴承产品的精度、寿命等因素。轴承零件热处理设备主要包括加热设备（电阻加热炉、燃气加热炉等）和冷却设备（冷却室、淬火槽、淬火机床等）。图表23 ：密封箱式多用炉：用于齿轮、轴承等产品的渗碳、淬火、正火等热处理工艺来源：江苏金色官网，国金证券研究所国内热处理设备技术与发达国家存在差距。相比较发达国家，我国热处理设备落后主要表现在自动化程度不足、功能不全面、设备稳定性差、热处理工件质量离散性大、信息化程度低、产业线集成能力不足等方面。以真空真空退火炉有效加热区长度为例，国外领先水平可达30m,我国水平只有16m。国外领先水平我国水平真空退火炉有效加热区长度30m16m直空气淬炉装载量IOt5t图表24:中国热处理设备技术及产品和工业发达国家仍有一定差距真空加压气淬炉气冷压强2/4MPa1.2/2.5MP保护气氛加热装备欧美国家的锻件正火、退火和调质处理均已在可控我国仍然大多是在大气中加热使用率气氛连续式热处理生产线中进行。的台车式炉中进行，材料氧化国外领先水平我国水平损失严重，工艺数字化控制难度大自动化热处理生产自动化生产已成为热处理生产线的标准配置真空热处理设备单台套周期式:炉气压力：IObar,最大装炉量:50吨 ；连续式:炉气压力：20bar,最大装炉量:20吨全行业能实现精密控制的自动化、数字化生产装备不到IOBl单台套周期炉炉气压力：IObar,最大装炉量:5吨可控气氛热处理设 备全自动，完全燃烧排放自动化程度低，烟气排放较大来源：前瞻经济学人,国金证券研究所3）高端轴承难点轴承滚子滚子是轴承运转时承受负荷的元件，是滚动轴承的关键零件，其精度、性能、寿命和可靠性对成套轴承精度、性能、寿命和可靠性的影响很大。根据滚子形状，轴承滚子主要可分为圆锥滚子、圆柱滚子、球面滚子等。图表25:轴承滚子主要包括圆锥滚子、圆柱滚子、球面滚子等轴承滚动体主要分类球应用于球轴承按材质分类按形状分类不锈钢球钢球轴承钢球.碳钢球陶比等其他材质球圆钺浪子圆柱滚子球面滚子等来源：力星股份招股说明书，国金证券研究所滚子技术水平的提升和工艺/装备水平相关，国内整体来看和海外水平还有一定差距。参考JB/T10235-2001滚动轴承圆锥滚子标准与JB/T4661-2002滚动轴承圆柱滚子标准，国际引进设备基本能够达到1级，而国产设备多为n、In级。以圆锥滚子基准端面粗糙度为例，引进设备能够达到0.125微米，国产设备仅能达到0.25微米。图表26:国产圆锥滚子专用装备与国际先进水平对比国产圆锥滚子专用装备与国际先进水平对比技术指标JB/T10235-2001标准I级滚子规定指标引进设备达到值级别国产设备达到值级别规值批圆锥角变动量11.0I级2.011级基准端面圆跳动2.52.5I级6In级基准端面粗糙度0.1250.125I级0.25In级圆度误差0.50.5I级1II级国产圆柱滚子专用装备与国际先进水平对比技术指标JB/T4661-2002标准I级滚子规定指标引进设备达到值级别国产设备达到值级别圆度误差0.40.4I级0.7HI级国产圆锥滚子专用装备与国际先进水平对比技术指标JB/T10235-2001标准I级滚子规定指标引进设备国产设备达到值级别达到值级别规值批圆锥角变动量11.0I级2.011级基准端面圆跳动2.52.5I级6In级基准端面粗糙度0.1250.125I级0.25In级圆度误差0.50.5I级111级国产圆柱滚子专用装备与国际先进水平对比基准端面圆跳动55I级8In级规值批长度变动量812滚动表面粗糙度0.1250.125I级0.125I级基准端面粗糙度0.160.16I级0.211级来源：全国标准信息公共服务平台，国金证券研究所2.轴承在移动机器人旋转、线性驱动中有望大量应用带来显著市场增量根据特斯拉AlDay2022信息，特斯拉人形机器人"Optimus”拥有28个身体执行器，其中上肢关节模组以无框力矩电机和谐波减速器为主，下肢腿部采用了无框电机与行星丝杠的线性执行器，预计将带来与电机、减速器、丝杠配套的轴承需求。图表27：特斯拉人形机器人预计将带来与电机、减速器、丝杠配套的轴承需求来源：特斯拉，高工机落人，国金证券研窕所2.1 减速器轴承：以交叉滚子轴承为主应用在RV减速器'谐波减速器上轴承在工业机器人应用上主要与减速器进行配套，实现各类传动。图表28:轴承在工业机器人主要与减速器进行配套实现各类传动来源：£机械设计手册：减（变）速器电机与电器（第六版），国金证券研尢所工业机器人关节以旋转运动为主，等截面薄壁轴承、交叉滚子轴承为最适合工业机器人的两类特殊轴承。工业机器人配套轴承需要在有限的空间内满足轻量化和高承载的性能要求，在轴承选择上更倾向于重量轻、体积小、精度高、寿命长的薄壁轴承。工业机器人专用轴承主要有等截面薄壁轴承、交叉圆柱滚子轴承和减速器用轴承，它们大多采用非标准、多滚动体等设计原则。其中薄壁交叉圆柱滚子轴承滚子交叉排列，旋转精度高且可承受径向力、双向轴向力与倾覆力矩的共同作用，主要用于机器人手臂等关节；等截面薄壁轴承钢球数目多，承载能力高，多用于机器人腰部、肘部等。图表29:等截面薄壁轴承、交叉滚子轴承为最适合工业机器人的两类特殊轴承小修9柠的IMiM寸力网工1B,不曷内独只“博大而走大w.占穆间小，Ujsamfi陵比.TB主VlifB化小外M9UfQ34T,Tftrti*lli*.Mn、R纣的回答CE来源：工业机器人技术基础及国金证券研究所减速器在工业机器人上的使用以RV减速器和谐波减速器为主：DRV减速器:包括用于主轴承的薄壁角接触球轴承，用于偏心轴定位和主体支承的薄壁圆锥滚子轴承，用于摆线轮支承的圆柱滚子（滚针）保持架组件以及用于齿轮支承的薄壁深沟球轴承。轴承大多为非标结构，需要根据减速器而定制化设计，且其结构复杂、加工工艺难、装配精度要求高，构成核心壁垒。盘线轮支承轴承主轴承及单元偏心轴支承轴承太阳就支承轴承I一偏心轴支承轴承I2一拱线怆支承轴承I3主柏承I-太阳轮支承轴承来源：工业机器人Rv减速器专用精密轴承技术分析，论我国重大技术装备轴承的自主安全可控，国金证券研究所2）谐波减速器：谐波减速器轴承主要包括刚性轴承（交叉滚子轴承）和柔性轴承两大类型,其中柔性轴承壁垒较高。柔性轴承一般采用薄壁轴承，主要承受交变应力，由于其壁厚比较薄，在与凸轮配合时发生一定的变形，这对轴承内圈和外圈以及保持架的设计和制造提出了高的要求，一般柔性轴承内外圈、滚动体均采用高碳铭轴承钢，保持器采用尼龙整体式。柔轮柔性轴承刚轮 油封波发生器柔轮刚轮来源：小型工业机器人设计，E论我国重大技术装等轴承的自主安全可控工国金证券研究所2.2电机轴承：以深沟球轴承、圆柱滚子轴承、角接触轴承、调心滚子轴承为主轴承在电机中主要对旋转轴进行支承。电机轴承具体结构配置通常根据电机的载荷、转速 等需求选择，电机由于有较多结构、安装方式，对应的内部轴承承载情况也有所不同。图表37:柔性轴承、交叉滚子轴承为谐波减速器核心部件图表32 :电机系统的外界承载示意图表33 :轴承在电机中主要对旋转轴进行支承径向（Fr）轴向优）来源：K电机轴承应用技术凡国金证券研究所来源：机电一体化技术，国金证券研究所以卧式电机为例，考虑电机的大小（影响转子重量）、轴向负荷、径向负荷在轴承结构上 有较多分类。图表34 :卧式电机主要轴承结构双深沟球轴承结构：用于普通中小型电机，当电机外部不连接轴向和 ；径向负荷时，经常使用双深沟球配置幽酉-,!常用语小型电机，没有明确定位端和浮动端，两 lt j；套轴承分别在某一个方向上对轴进行轴向定位卧式电机两柱一球轴承结构一柱一球轴承结构在外部径向负荷垂的情况下引入圆柱滚子轴承, ：实现圆柱滚子轴承+深沟球轴承布局中大型电机常用，在定位端通过深沟球+圆柱滚子 :轴承配合，承受轴向、径向负荷双调心滚子轴承结构深沟球轴承加配对 角接触轴承结构来源：电机轴承应用技术,国金证券研究所由于电机轴承要承受电机高转速，电机轴承除考虑上述因素外，还要考虑承载转速的能力。脂涧滑热参考转速机械极限转速来源：电机轴承应用技术抗国金证券研究所电机轴承以深沟球轴承、圆柱滚子轴承、角接触轴承、调心滚子轴承为主，圆锥滚子轴承、四点接触球轴承、调心滚子推力轴承也有一定应用场景。图表36:电机轴承主要类型来源：电机轴承应用技术八国金证券研究所2.3丝杠轴承：主要承受轴向载荷预计以深沟球轴承十四点接触轴承为主丝杠在数控机床行业应用广泛，技术较为成熟，目前丝杠的安装主要包括三种方式。b) 一端固定一端浮动a)一端固定一端自由C)两端固定来源：6机电一体化技术，国金证券研究所根据丝杠安装方式不同，通常采用两种轴承进行组合使用，例如可将向心轴承和圆锥轴承组合或将向心轴承和推力轴承/角接触轴承进行组合,确保推力轴承/角接触轴承提供足够的轴向刚度。K 11.圆螺母2.深沟球轴承3. 14.挡套4.预紧套5、7.推力球轴承6.调整块8.角接触轴承9.调整垫10.隔格12.端差13、16.螺钉15、20.套17.螺母座18.滚珠丝杠19.丝杠保护圈来源：£数控机床滚珠丝杠和滚动轴承的预紧方法3,国金证券研究所根据特斯拉2022 AI DAY信息，其线性执行器采用了深沟球轴承十四点接触轴承进行组 合使用。图表39 :特斯拉人形机器人线性执行器预计采用深沟球轴承+四点接触轴承结构来源：特斯拉2O221 DAY,国金证券研究所图表38:数控机床丝杠可采用向心轴承+推力轴承相接触轴承组合四点接触球轴承又称可承受双向轴向载荷的角接触球轴承，从大类上归为角接触球轴承。四点接触球轴承是一种内、外圈分离型单列角接触球轴承，内圈分成二个，以一个轴承可以承受二个方向的轴向载荷，整体外圈的沟曲率半径非常小，使钢球和内、外圈在四个点上都接触，滚动体有四个受力点，因此叫四点角接触轴承，承载性较高。图表40:四点接触轴承特点项目四点接触轴承特点可承受径向负荷与双向轴向负荷，适合于那些高速运转的场合。是否为可分离轴承属于可分离轴承承载能力有高承载能力。可通过装入更多数量的钢球，从而实现更高的承载能力。密封解决了油浸泵使用中杂质侵入的密封问题1.需要的轴向空间较小。使用特点2.受到高夹紧力时，其内圈发生的变形有限。3.安装方便，不需要认面，不需要预紧及预调。来源：Skf官网，国金证券研究所与普通角接触球轴承相比，四点接触球轴承具有更小的轴向游隙，甚至负游隙，并可承受双向轴向负荷，有一些应用兼具径向和轴向的负荷但以轴向负荷为主，如果需要用单列角接触球轴承来实现同样功能，则需要两个相同的轴承以背靠背或面对面配置。这意味着用一个四点接触球轴承即可实现节省空间的布局设计。图表47:四点接触轴承为径向和轴向负荷轴承图表42:角接触和四点接触球轴承角接触球轴承四点接触球轴承来源：£机泵与轴承，国金证券研究所来源：NTN官网£2202C滚动轴承粽合样本，国金证券研充所相比深沟球轴承，四点接触球