基本原理:軸承是大工業(yè)制造的關(guān)節(jié)
軸承指支持旋轉(zhuǎn)軸或其他運(yùn)動體的機(jī)械基礎(chǔ)件,用于承受軸與其他軸內(nèi)零部件運(yùn)作過程中產(chǎn)生的載荷以及降低機(jī)械旋轉(zhuǎn)體的摩擦系數(shù)的零部件,可對機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行性能與質(zhì)量等方面產(chǎn)生較大影響。
基本結(jié)構(gòu)通常由內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架、密封件和油脂組成。
套圈是軸承中價值量最高的配件。
內(nèi)圈和外圈統(tǒng)稱為軸承套圈,是具有滾道的環(huán)形零件。其中內(nèi)圈通常固定在軸頸上,內(nèi)圈與軸一起旋轉(zhuǎn)。內(nèi)圈外表面上有供鋼球或滾子滾動的溝槽,稱為內(nèi)溝或內(nèi)滾道。
外圈通常固定在軸承座或機(jī)器的殼體上,起支撐滾動體的作用;外圈內(nèi)表面上也有供鋼球或滾子滾動的溝槽,稱為內(nèi)溝或內(nèi)滾道。
軸承套圈占成品軸承成本的 35%。對于滾動體,每套軸承都配有一組或幾組滾動體,裝在內(nèi)圈和外圈之間;滾動體是承受負(fù)荷的零件,其形狀、大小和數(shù)量決定了軸承承受載荷的能力和高速運(yùn)轉(zhuǎn)的性能。
保持架將軸承中的滾動體均勻地相互隔開,使每個滾動體在內(nèi)圈和外圈之間正常滾動。
滾動體占成品軸承成本的 10%。
油脂用于減少機(jī)械摩擦,起潤滑和密封作用,同時也作用于金屬表面,起到填充空隙和防銹的作用。防塵蓋通常由薄金屬沖壓而成,固定在軸承的一個套圈或墊圈上,遮住軸承內(nèi)部空間。
根據(jù)摩擦性質(zhì)的不同,軸承可分為滾動軸承和滑動軸承。
其中,滾動軸承是軸承工業(yè)的主要產(chǎn)品。滾動軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架、密封件和油脂組成:內(nèi)圈裝在軸徑上,與軸一起轉(zhuǎn)動;外圈裝在機(jī)座的軸承孔內(nèi),一般不轉(zhuǎn)動;內(nèi)外圈上設(shè)置有滾道,當(dāng)內(nèi)外圈之間相對旋轉(zhuǎn)時,滾動體沿著滾道滾動;保持架使?jié)L動體均勻分布在滾道上,減少滾動體之間的碰撞和磨損。
滑動軸承通常由軸承體、軸瓦及軸承襯、潤滑及密封裝置等部分組成。滑動軸承工作平穩(wěn),基本沒有噪音,回轉(zhuǎn)精度和承載能力均較高?;瑒虞S承適用于高速、高精度、重載的場合(如汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、機(jī)床),極大型的、極微型的、極簡單的場合(如自動化辦公設(shè)備),結(jié)構(gòu)上要求剖分的場合(如曲軸軸承),受沖擊與振動載荷的場合(如軋鋼機(jī))等。
產(chǎn)業(yè)分布:臨需而建,美/日/歐/中為目前主要制造基地軸承產(chǎn)業(yè)全球范圍內(nèi)已形成由瑞典、德國、日本、美國四個國家的八家大型軸承企業(yè)壟斷競爭的態(tài)勢。
八大家在全球范圍內(nèi)均設(shè)有制造基地,就近服務(wù)當(dāng)?shù)丶皡^(qū)域內(nèi)的制造業(yè)生產(chǎn)。
據(jù)頭豹研究院,2020年亞洲占全球軸承消費(fèi)量的 50%。相應(yīng)的,亞洲具備八大家較多的制造基地,其中,日本和中國均擁有全部八大家的主要制造基地。另外,東南亞及印度也擁有一個或多個巨頭軸承制造基地。
國內(nèi)經(jīng)過多年的發(fā)展,主要形成了遼寧瓦房店、河南洛陽、江蘇、浙江東部和山東聊城五個軸承產(chǎn)業(yè)集群。
依托各個地域不同的產(chǎn)業(yè)稟賦,北方以重工業(yè)為主,南方以汽車生產(chǎn)和輕工業(yè)為主,每個軸承產(chǎn)業(yè)集群存在不同的優(yōu)勢產(chǎn)品。
北方以生產(chǎn)大型軸承為主,南方以生產(chǎn)中小型軸承為主,而山東依托其優(yōu)越的地理位置,是我國最大的軸承貿(mào)易基地。
我國具備較為完善的軸承產(chǎn)業(yè)鏈資源。
軸承制造產(chǎn)業(yè)的上游主要是軸承鋼、改性塑料、工業(yè)陶瓷等原材料,及軸承的主要零部件。
下游應(yīng)用主要涉及汽車、風(fēng)電、重型機(jī)械、家電、電機(jī)、工程機(jī)械等行業(yè),涉及制造業(yè)的各個方面。
我國在軸承產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)都有較為完善的布局。強(qiáng)大而豐富的下游支撐起軸承行業(yè)的穩(wěn)定需求。
下游應(yīng)用:分布較為分散,汽車占比最高
軸承產(chǎn)業(yè)下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,以汽車領(lǐng)域占比最高。以國內(nèi)市場情況來看,軸承下游廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、高端裝備、機(jī)器人、汽車制造等領(lǐng)域。
2020年軸承應(yīng)用領(lǐng)域占比最高的前三個領(lǐng)域分別為汽車、家用電器以及電機(jī),分別占比為37.4%、12.4%、10.6%。
不同行業(yè)對軸承精度的要求存在差異。
軸承的精度包括尺寸精度和旋轉(zhuǎn)精度,軸承的公差等級主要根據(jù)軸對支撐的旋轉(zhuǎn)精度要求來確定的。
0級表示在旋轉(zhuǎn)精度大于 10μm的一般軸承系中,應(yīng)用十分廣泛,如普通機(jī)床的變速機(jī)構(gòu)、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、汽車、拖拉機(jī)的變速機(jī)構(gòu),普通電機(jī)、水泵及農(nóng)業(yè)機(jī)械等一般通用機(jī)械的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中。
6、5 級表示旋轉(zhuǎn)精度在 5-10μm 或轉(zhuǎn)速較高的精密軸承系中,如普通車床所用軸承(前支撐用 5 級,后支撐用 6 級)較精密的儀器、儀表以及精密儀器、儀表,和精密的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
4、2級表示在旋轉(zhuǎn)精度小于 5μm 或轉(zhuǎn)速很高的超精密儀器中,例如精密坐標(biāo)鏜床,精密磨床的齒輪系統(tǒng),精密儀器、儀表以及高速攝像機(jī)的等精密系統(tǒng)。
汽車行業(yè)是軸承下游較大的應(yīng)用之一。
汽車中使用到軸承的部位主要是輪轂、變速箱、差速器、發(fā)動機(jī)等等。
發(fā)動機(jī)內(nèi)軸承主要包括發(fā)動機(jī)球軸承、冷凝風(fēng)扇、汽車水泵軸連軸承、發(fā)動機(jī)搖臂用滾針軸承、汽車發(fā)電機(jī)軸承、車用風(fēng)冷風(fēng)扇軸承等。
輪轂軸承的主要作用是承重和為輪轂的轉(zhuǎn)動提供精確引導(dǎo),變速箱軸承主要作用是提供支撐和承擔(dān)徑向載荷。
一臺汽車內(nèi)一般包括 4 套輪轂軸承、4 套差速器軸承,變速箱軸承和發(fā)動機(jī)軸承視不同動力的車型而定,燃油車?yán)镙S承的數(shù)量相比純電動車要多。
隨著風(fēng)電行業(yè)的蓬勃發(fā)展及風(fēng)機(jī)的大型化,風(fēng)電軸承尺寸要求逐步增大,需求逐步提升。
風(fēng)機(jī)上的軸承根據(jù)應(yīng)用場景主要分為四部分:(1)主軸軸承;(2)偏航變槳軸承,偏航軸 承位于塔筒的頂端,幫助控制調(diào)整機(jī)艙面對主風(fēng)面的位置,變槳軸承位于每個葉片的根部, 幫助根據(jù)風(fēng)速調(diào)整槳葉角度,一臺風(fēng)機(jī)需要一套偏航三套變槳,軸承對實(shí)現(xiàn)可靠旋轉(zhuǎn)至關(guān)重要;(3)發(fā)電機(jī)軸承;(4)齒輪箱軸承(雙饋式風(fēng)機(jī))。
隨著風(fēng)機(jī)大型化,軸承尺寸也隨之需要更大型化,對制造能力提出更高的要求。
市場規(guī)模:軸承市場全球千億美金規(guī)模,市場容量大軸承行業(yè)市場容量大,產(chǎn)品種類多樣,滲透于各行各業(yè)。
據(jù) Grand View Research,2020年全球軸承市場規(guī)模達(dá)1187億美元,并有望保持8.5%的復(fù)合增速至2028年。
2020年,我國軸承行業(yè)營業(yè)收入達(dá)到1,930億元,占全球規(guī)模的 25%。全世界已生產(chǎn)軸承品種 5 萬種以上,規(guī)格多達(dá)15萬種以上。
最小的軸承內(nèi)徑小到 0.15-1.0 毫米,重量為0.003克,最大的軸承外徑達(dá)40米,重340噸。
2017-2020年中國軸承進(jìn)出口均價差異在逐步縮小。
由于中國國內(nèi)加工技術(shù)的不斷升級和完善,國內(nèi)軸承制造正由中低端向中高端逐步爬升,2017 年-2020 年間,以較為常見的深溝球滾珠軸承和滾針軸承為例,其進(jìn)出口單價差距在逐步縮小。
2021 年出現(xiàn)差距拉大的情況或主要系海運(yùn)費(fèi)大幅提升導(dǎo)致進(jìn)口成本提升,因此進(jìn)口均價顯著提升。出口部分以 FOB 出關(guān)價計(jì)算,因此未有大幅變化。
2017-2020 年國內(nèi)軸承產(chǎn)銷量大體保持平穩(wěn)。
軸承行業(yè)需求主要跟隨整體制造業(yè)需求波動,長期趨勢穩(wěn)步向上。2017-2020 年國內(nèi)軸承銷量穩(wěn)步增長,考慮到 2020 年受疫情影響,國內(nèi)軸承銷量略有下滑。
競爭格局:集中度高,全球八大家占主導(dǎo)地位
全球軸承市場集中度較高,由八大家壟斷,競爭格局較為穩(wěn)定。在全球范圍內(nèi),軸承行業(yè)經(jīng)過多年產(chǎn)業(yè)競爭后,形成由瑞典、德國、日本、美國四個國家的八家大型軸承企業(yè)壟斷競爭的態(tài)勢。世界八大軸承企業(yè)包括斯凱孚(SKF)、舍弗勒(Schaeffler)、恩斯克(NSK)、捷太格特(JTEKT)、恩梯恩(NTN)、鐵姆肯(TIMKEN)、日本美蓓亞(NMB: 6479 JP)、不二越(NACHI: 6474 JP),據(jù)頭豹研究院,2020 年這八家軸承企業(yè)在國際軸承市場的市場占有率合計(jì)達(dá)到 70%,成壟斷態(tài)勢。
汽車軸承仍主要由海外巨頭壟斷,風(fēng)電軸承國產(chǎn)替代進(jìn)行中。分行業(yè)應(yīng)用來看,在中高端軸承上海外巨頭的壟斷更為明顯。汽車軸承目前主要被全球八大家所壟斷,國內(nèi)如蘇州軸承廠、瓦軸等國產(chǎn)廠商有承接部分品牌 1-2 個車款的部分部位的軸承制造需求。風(fēng)電 3MW 以上機(jī)型的主軸軸承大部分仍依賴進(jìn)口,主要是羅特艾德(未上市)、SKF、FAG 等知名品 牌。但 3MW 以下機(jī)型以基本實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。偏航變槳軸承也基本實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化,而齒輪箱 軸承還未實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。
受益于國內(nèi)的工程師紅利/較低的人力成本及成熟的產(chǎn)業(yè)鏈配套,國內(nèi)主要軸承公司毛利率 水平大體高于全球巨頭。
2018-2020 年全球八大家軸承公司的毛利率水平基本處于 10%-30% 之間,而同時期國內(nèi)軸承上市公司的毛利率水平普遍處于 30%-50%之間(ST 天馬由于 2018-2020年軸承業(yè)務(wù)營收體量大幅波動導(dǎo)致利潤率水平有波動),顯著高于全球巨頭公司。
得益于國內(nèi)較為成熟的產(chǎn)業(yè)鏈配套,相對歐美較低的人力成本和工程師紅利,逐步提升的機(jī)加工和機(jī)械制造能力,國內(nèi)為整個軸承產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展提供了優(yōu)渥的土壤。
趨勢一:軸承行業(yè)專業(yè)化分工及產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)移是大勢所趨
軸承行業(yè)專業(yè)化分工的格局催生了軸承產(chǎn)業(yè)鏈零部件企業(yè)的發(fā)展。生產(chǎn)軸承的企業(yè)主要來自歐美以及東亞的中日韓。軸承行業(yè)專業(yè)化分工最初從上世紀(jì)六七十年代日本發(fā)展起來,代表企業(yè)如日三宅株式會社。
據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院,以日本為例,截止2021年底軸承企業(yè)三十多家,其中包括占據(jù)世界前八大軸承公司中的五家公司,其最重要的原因就是大小企業(yè)分工合作,優(yōu)勢互補(bǔ)。
據(jù)金沃股份招股說明書,2020年日本大型軸承企業(yè)通過采購?fù)獠抗ば蜷g產(chǎn)品和商品零部件的專業(yè)化配套率達(dá)到80%以上甚至是全部。
對軸承廠而言,更為徹底的專業(yè)化分工能使其專注于軸承設(shè)計(jì)端的核心壁壘,提升其靈活響應(yīng)客戶需求的能力,同時降低重資產(chǎn)投入的風(fēng)險。
由于軸承巨頭近年凈利率及凈利潤增速水平較為波動,軸承巨頭更有動力去開放原本較為封閉的軸承供應(yīng)鏈,選擇更有成本優(yōu)勢的零部件供應(yīng)商,并把成熟的核心工序外包出去。
通過向輕資產(chǎn)轉(zhuǎn)型,從生產(chǎn)調(diào)整為組織生產(chǎn)有望提升公司對客戶需求的響應(yīng)能力,同時把資本開支投入交由供應(yīng)商承擔(dān)。
軸承行業(yè)的專業(yè)化分工有望使零部件企業(yè)承接更多的加工工序,提升產(chǎn)品附加值及盈利水 平。
由于軸承巨頭近年凈利率及凈利潤增速水平較為波動,軸承巨頭存在更強(qiáng)的降本增效訴求,同時隨著行業(yè)制造工藝的成熟完善,零部件企業(yè)的加工制造能力不斷成熟,軸承行業(yè)有望逐步把后道核心工序(熱處理、磨加工等)外包給零部件供應(yīng)商。
據(jù)我們調(diào)研,斯凱孚、捷太格特等軸承巨頭已經(jīng)在逐步將部分熱處理和磨加工工序外包。
對零部件供應(yīng)商而言,承接更為核心的制造工序有望提升公司的技術(shù)壁壘、產(chǎn)品附加值和盈利水平,有望承接更大規(guī)模的業(yè)務(wù)體量。
中國制造業(yè)工人的人均薪酬相比歐美有較大優(yōu)勢,考慮人工效率和工業(yè)配套,相比東南亞和南美洲也存在優(yōu)勢。據(jù) Trading Economics 統(tǒng)計(jì),中國制造業(yè)工人人均薪酬約為歐美的 1/4-1/6,而相比墨西哥、越南約為其 2-4 倍,但考慮到工人受教育程度和工作效率,同時考慮制造業(yè)配套及物流成本因素,中國在全球范圍內(nèi)有望凸顯出制造業(yè)成本優(yōu)勢。
隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的逐步推進(jìn),世界八大軸承公司逐步進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,從過去軸承套圈毛坯成型、套圈車加工、熱處理、套圈磨加工、裝備等環(huán)節(jié)“縱向一體化”全部自制,逐步過渡到產(chǎn)業(yè)鏈專業(yè)化分工模式,把涉及軸承套圈毛坯成型、套圈車加工、熱處理等制造工序 的磨前產(chǎn)品轉(zhuǎn)向工藝穩(wěn)定、勞動力素質(zhì)較高的中國采購,并且在中國大陸不斷增設(shè)成品軸承工廠,形成了國際軸承套圈的龐大市場。
據(jù)頭豹研究院,無論是從銷售額還是產(chǎn)量上來看,我國都已經(jīng)是世界第三大軸承生產(chǎn)大國。
例如舍弗勒、斯凱孚等國際巨頭近 25 年間均逐步在中國新增制造基地,與此同時,他們也在關(guān)停歐美的工廠。
趨勢二:本土企業(yè)有望突破中高端軸承,風(fēng)電軸承替代正當(dāng)時
風(fēng)機(jī)價格大幅回落,平價元年競爭力凸顯。2021年之前國內(nèi)風(fēng)電行業(yè)對補(bǔ)貼的依賴程度相 對較高,降本速度相對較慢。
據(jù)國際可再生能源署(IRENA),2010-2020 年間中國陸上及海上風(fēng)電的平均度電成本分別從 0.071/0.178 美元下降至 0.033/0.084 美元,降幅為 54%/53%,相比同時期光伏度電成本 86%的降幅,有較大的差距,主要系風(fēng)電補(bǔ)貼退坡節(jié)奏相對更為溫和。
而 2021 年作為陸上風(fēng)電的平價元年,風(fēng)機(jī)招投標(biāo)價格大幅下降,從 2020 年初的 4000 元/kW 下探至 2021 年 9 月的 2326 元/kW。
政策助推,“十四五”年均新增裝機(jī)量有望超 50GW,行業(yè)有望進(jìn)入“降本-增需”的良性循環(huán)。風(fēng)機(jī)大型化作為風(fēng)電平價的重要舉措之一,有望在原材料上漲背景下:
1)分擔(dān)整機(jī)廠的部分成本壓力;2)大型化風(fēng)機(jī)的輸出功率和迎風(fēng)面積更高,進(jìn)一步降低單位功率風(fēng)電投資成本。
分散式風(fēng)電與老舊風(fēng)場改造有望帶來增量空間。
2021 年 9 月國家能源局領(lǐng)導(dǎo)在第四屆風(fēng)能開發(fā)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人座談會上提出“在風(fēng)能資源優(yōu)質(zhì)地區(qū)有序?qū)嵤├吓f風(fēng)電場升級改造,提升風(fēng)能資源的利用效率”,我們認(rèn)為未來老舊風(fēng)場的改造需求將逐漸顯現(xiàn),潛在的新增裝機(jī)空間或可達(dá)到百兆瓦級別。據(jù) CEWA,2018 年全國累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)中 2MW 以下(不含)的占比達(dá) 48.1%,以此推算全國 2MW 以下的存量機(jī)組超過 100GW,其中大部分為 1.5MW 機(jī)組。
2021 年 10 月 17 日,118 個城市與 600 多家風(fēng)電企業(yè)共同發(fā)起了“風(fēng)電伙伴行動·零碳城市富美鄉(xiāng)村”計(jì)劃。
計(jì)劃提出,力爭 2021 年年底前啟動首批 10 個縣市總規(guī)劃容量 500 萬千瓦示范項(xiàng)目。“十四五”期間,在全國 100 個縣優(yōu)選 5000 個村安裝 1 萬臺風(fēng)機(jī),總裝機(jī)規(guī)模達(dá)到 50GW。
風(fēng)電裝機(jī)量提升加速風(fēng)機(jī)軸承空間擴(kuò)容。
風(fēng)機(jī)大型化有望提升軸承單品價值量。
據(jù)三一重能(未上市)招股說明書,2018-2020 年間其 2.XMW 風(fēng)機(jī)的營收占比逐年縮小,體現(xiàn)出風(fēng)機(jī)大型化的趨勢,在這一過程中,技術(shù)壁壘更高的齒輪箱、回轉(zhuǎn)支承、變流器和減速器成本占比持續(xù)提升;回轉(zhuǎn)支承、齒輪箱、減速器、機(jī)艙罩等零部件的采購價格大體成上漲趨勢。
十四五期間單年風(fēng)電軸承市場規(guī)模有望超 100 億元。
據(jù)我們調(diào)研,以 3MW 直驅(qū)式風(fēng)機(jī)為 例,整機(jī)上主軸軸承約 35 萬元/套,偏航變槳軸承約 40 萬元/套,共計(jì) 75 萬元,以 3MW 雙饋式風(fēng)機(jī)為例,整機(jī)上主軸軸承約 15 萬/套,齒輪箱軸承 35 萬/套,偏航變槳約 40 萬元/套,共計(jì) 90 萬元,兩種機(jī)型單價均價 82.5 萬元/套。
如以“十四五”年均裝機(jī) 50GW 測算,單年風(fēng)電軸承市場規(guī)模約為 137.5 億元。
偏航變槳軸承國產(chǎn)化率已較高,主軸軸承有望成為下一個國產(chǎn)替代陣地。偏航變槳軸承目前已實(shí)現(xiàn)各型號的國產(chǎn)化,國內(nèi)主要參與的廠家有瓦軸、洛軸、天馬、新強(qiáng)聯(lián)、京冶等。
齒輪箱軸承方面,由于加工難度及應(yīng)用場景高要求高故障率所限,主要由進(jìn)口廠商壟斷,國產(chǎn)化進(jìn)程任重道遠(yuǎn)。主軸軸承我國已實(shí)現(xiàn) 3MW 小機(jī)型的國產(chǎn)化,在 3MW 以上的機(jī)型上大部分仍依賴進(jìn)口品牌,主要為羅特艾德(Rothe Erde)、斯凱孚(SKF)、FAG(舍弗勒旗下品牌)等,國產(chǎn)品牌中新強(qiáng)聯(lián)已有小批量大兆瓦(大于 5MW)機(jī)型在明陽智能(601615 CH)、東方電氣(600875 CH)等樣機(jī)試用,其他軸承商還在研發(fā)階段。
建議從兩個角度梳理軸承產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)公司:
1)軸承產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化及專業(yè)化分工成熟度提升:國內(nèi)軸承零部件制造商有本土套圈龍頭、五洲新春、力星股份等;
2)風(fēng)電行業(yè)擴(kuò)容及風(fēng)電軸承國產(chǎn)化:國產(chǎn)軸承龍頭公司有新強(qiáng)聯(lián)、瓦軸、天馬股份。
市場競爭加劇、產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)移進(jìn)度不及預(yù)期、軸承廠工序外包進(jìn)度不及預(yù)期、風(fēng)電行業(yè)景氣度不及預(yù)期、高端軸承國產(chǎn)化進(jìn)度不及預(yù)期