Industrielle Kraftübertragung · Britischer Markt

Zahnkupplungen in Antriebssystemen von Tunnelbohrmaschinen: Konstruktionsgrundlagen, industrielle Anwendungen in Großbritannien und Auswahlleitfaden

Vom Crossrail-Projekt unter London bis hin zu den Tiefschachtinfrastrukturerweiterungen in Birmingham und Sheffield – Zahnradkupplungen sind das unsichtbare Rückgrat der modernen Tunnelbautechnik und übertragen zehntausende Newtonmeter ohne Kompromisse.

⚙️ Drehmomentbereich: 1.000 – 250.000 N·m
🏭 Entspricht den britischen Industriestandards
🔩 Kundenspezifische Entwicklung möglich

ZahnkupplungsproduktTunnelbohrmaschinen zählen zu den anspruchsvollsten mechanischen Umgebungen der Welt. Diese gigantischen Anlagen treiben rotierende Bohrköpfe durch Fels, Ton, Kreide und Mischgestein – und das mit Dauerleistungen, die schwächere Antriebskomponenten innerhalb weniger Stunden zerstören würden. Das Herzstück jedes TBM-Antriebssystems – das Hochleistungs-Elektromotoren mit Planetengetrieben und diese wiederum mit dem Hauptlager und der Bohrkopfwelle verbindet – ist eine Komponente, deren Auswahl die meisten Projektingenieure wochenlang beschäftigt: die Zahnkupplung. Im britischen Untergrundbau, wo Projekte wie der Thames Tideway Tunnel, die HS2-Tunnelarbeiten und die laufenden U-Bahn-Erweiterungen einen unterbrechungsfreien Betrieb erfordern, ist die Zahnkupplung von entscheidender Bedeutung. Sie ist buchstäblich das Bindeglied, das die Maschine am Laufen hält. Für Beschaffungsingenieure, Projektmanager und Instandhaltungsteams, die von den Londoner U-Bahn-Erweiterungsprojekten bis hin zu den tiefen Mineralienabbaugebieten in Yorkshire tätig sind, ist es unerlässlich zu verstehen, wie Zahnkupplungen funktionieren, welche Materialien ihre Zuverlässigkeit bestimmen und welche Konfigurationen für die extremen Drehmomentprofile von TBM-Antriebssträngen geeignet sind.

Funktionsprinzip: Wie eine Zahnkupplung extreme Drehmomente überträgt

Innere Struktur der Zahnkupplung

Eine Zahnkupplung überträgt Drehmoment und gleicht Wellenfluchtungsfehler durch den Eingriff einer innenverzahnten Außenhülse in eine außenverzahnte Nabe aus. Die Außenverzahnung ist ballig, d. h. sie ist entlang ihrer Länge konvex gefräst und nicht geradverzahnt. Diese gezielte Balligkeit ist das charakteristische Konstruktionsmerkmal. Bei perfekter Ausrichtung der verbundenen Wellen greifen die balligen Zähne gleichmäßig über ihre gesamte Breite ein. Bei Winkel-, Parallel- oder Axialfluchtungsfehlern – wie sie im Antriebsstrang einer Tunnelbohrmaschine unter Last unweigerlich auftreten – bewegen sich die balligen Zähne gegen die Innenhülse und verteilen die Kontaktspannung über die Zahnfläche, anstatt sie an einer Kante zu konzentrieren.

Dieser Mechanismus ermöglicht es der Kupplung, Winkelabweichungen von typischerweise 0,5° bis 1,5° pro Zahneingriff und Parallelversätze von bis zu mehreren Millimetern, abhängig von der Kupplungsgröße, auszugleichen. Bei Tunnelbohrmaschinen (TBM), wo sowohl die Wärmeausdehnung der Getriebegehäuse als auch die dynamische Durchbiegung des Hauptlagers unter der Belastung des Bohrkopfes zur Wellenverschiebung beitragen, ist diese Ausgleichsfähigkeit nicht nur vorteilhaft, sondern verhindert auch einen katastrophalen Zahnkontaktbruch, wie er bei geradverzahnten Alternativen auftritt. Die Zahnkupplung arbeitet ohne Gummi- oder Elastomerelemente, wodurch ihr Drehmomentübertragungsweg vollständig metallisch ist. Dies ermöglicht es ihr, Stoßbelastungen, Drehrichtungsumkehrungen und dauerhafte hohe Drehmomentzyklen weit über die Möglichkeiten flexibler Scheiben- oder Klauenkupplungen hinaus zu bewältigen. Die Schmierung erfolgt durch Fett in der abgedichteten Hülse, und die Kontaktfläche zwischen Nabe und Hülse ist der einzige Verschleißpunkt der gesamten Baugruppe.

Kernmaterialien für die Fertigung

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42CrMo4-Legierungsstahl

Der branchenübliche Nabenwerkstoff für hochbelastete Zahnkupplungen. Chrom-Molybdän-Stahl erreicht nach dem Härten und Anlassen eine Zugfestigkeit von 900–1100 MPa und verleiht den Außenverzahnungen die für eine dauerhafte Drehmomentübertragung unter wechselnden Belastungen erforderliche Kombination aus Kernzähigkeit und Oberflächenhärte.

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20CrMnTi Einsatzgehärteter Stahl

Dieses Material wird dort eingesetzt, wo maximale Oberflächenhärte an den Zahnrädern erforderlich ist, ohne die Duktilität des inneren Kerns zu beeinträchtigen. Durch Einsatzhärten und Aufkohlen wird eine Zahnoberflächenhärte von 58–62 HRC erzielt, während der zähe, schlagfeste Kern erhalten bleibt. Dieses Material eignet sich besonders für TBM-Anwendungen mit häufigen Start-Stopp-Zyklen und hohen Stoßbelastungen beim Eingriff des Schneidkopfes in harte Gesteinsformationen.

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Außenhülsen aus Kohlenstoffstahl

Die äußeren Hülsenkörper werden üblicherweise aus AISI 1045 oder einem gleichwertigen mittelgekohlten Stahl nach EN8 gefertigt. Dieser bietet ausreichende Steifigkeit für den sicheren Halt des inneren Zahneingriffs und lässt sich gleichzeitig mit engen Toleranzen für Bohrung und Keilnut bearbeiten. In korrosiven Untertageumgebungen – insbesondere in den für Südostengland typischen Kreidegrundwasserzonen – wird die Außenfläche mit einer Zink-Nickel- oder Hartchrombeschichtung versehen.

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Dichtungen und Schmiermedien

Dichtringe aus Nylon 66 oder Polyurethan gewährleisten die Schmierung auch unter Zentrifugalkräften bei Betriebsdrehzahlen. Für die Zahneingriffsfläche wird EP-Lithiumkomplexfett (Extremdruckfett) der NLGI-Klasse 1 oder 2 vorgeschrieben. Dieses Fett bildet einen Opferschmierfilm, der Metall-auf-Metall-Kontakt beim Ausgleich von Fluchtungsfehlern verhindert – ein entscheidender Faktor für die Lebensdauer einer Kupplung von 50.000 Stunden im Vergleich zu einer, die innerhalb weniger Monate unter Tage ausfällt.

Coupling product collection

Technische Kernvorteile von Zahnradkupplungen

Außergewöhnliche Drehmomentdichte

Zahnkupplungen erreichen das höchste Drehmoment-Durchmesser-Verhältnis aller flexiblen Kupplungstypen. Eine Zahnkupplung mit 250 mm Bohrung kann routinemäßig 200.000 Nm übertragen – ein Wert, der von Scheiben-, Klauen- oder Reifenkupplungen gleicher Größe nicht erreicht wird. Diese hohe Drehmomentdichte ist in TBM-Antriebsgehäusen, in denen strenge geometrische Bauraumbeschränkungen gelten, unerlässlich.

Kompensation von Fehlausrichtungen in mehreren Richtungen

Die ballige Zahngeometrie gleicht gleichzeitig Winkelabweichungen (bis zu 1,5°), Parallelversatz (bis zu 3–5 mm bei größeren Abmessungen) und axiales Spiel aus. In Tunnelbauumgebungen, in denen Setzungsdifferenzen, Wärmeausdehnung und die Reaktionskräfte des Schneidkopfes die Achsen der verbundenen Wellen verschieben, ist diese Mehrachsentoleranz der Hauptgrund dafür, dass Zahnkupplungen weltweit in TBM-Antriebssträngen dominieren.

Stoßbelastungsbeständigkeit aus Ganzstahl

Im Gegensatz zu Elastomerkupplungen enthält die Zahnkupplung keine Polymerelemente, die unter zyklischer Stoßbelastung ermüden könnten. Wenn der Bohrkopf einer Tunnelbohrmaschine auf ein hartes Gestein trifft und das Antriebssystem kurzzeitige Drehmomentspitzen vom Zwei- bis Dreifachen der Nennlast erfährt, absorbiert und überträgt das Ganzstahl-Zahnradgetriebe diese Spitzenwerte ohne bleibende Verformung, vorausgesetzt, die Kupplung ist entsprechend dimensioniert.

Verlängerte Serviceintervalle

Bei korrekter Erstschmierung und dicht verschlossenem Fett erreichen Zahnkupplungen in Tunnelbohrmaschinen (TBM) üblicherweise 5.000 bis 10.000 Betriebsstunden zwischen Wartungseingriffen. Bei Tunnelbauprojekten, wo der Zugang zum Antriebssystem für Wartungsarbeiten einen kompletten Betriebsstopp erfordert – eine Stilllegung, die täglich Zehntausende Pfund kosten kann –, wirkt sich dieses lange Wartungsintervall direkt positiv auf Projektzeitplan und Kosten aus.

Bidirektionale Drehmomentfähigkeit

Die Bohrkopfköpfe von Tunnelbohrmaschinen werden gelegentlich umgekehrt, um blockierte Schneidscheiben zu lösen oder die Maschine aus schwierigen Bodenverhältnissen zu manövrieren. Zahnkupplungen übertragen das Nenndrehmoment in beide Drehrichtungen verlustfrei – eine Betriebsanforderung, die viele alternative Kupplungstechnologien für den Antriebsstrang von Tunnelbohrmaschinen von vornherein ausschließt.

Coupling collection series

Technische und Leistungsparameter des Produkts

ParameterLeichte Beanspruchung (Typ A)Mittelschwere Nutzlast (Typ B)Hochleistungsversion (Typ C)TBM / Ultra-Schwerlast (Typ D)
Nenndrehmoment (N·m)1.000 – 5.0005.000 – 30.00030.000 – 100.000100.000 – 250.000+
Bohrungsdurchmesser (mm)20 – 8080 – 160160 – 280280 – 500+
Höchstgeschwindigkeit (U/min)3,5002,5001,200300 – 600
Winkelabweichungbis zu 1,5°bis zu 1,5°bis zu 1,0°bis zu 0,8°
Parallelversatz (mm)bis zu 0,5bis zu 1,5bis zu 3,0bis zu 5,0
Nabenmaterial45# Kohlenstoffstahl42CrMo4-Legierungsstahl42CrMo4 Q&T20CrMnTi Einsatzgehärtet
Zahnoberflächenhärte48–52 HRC52–56 HRC56–60 HRC58–62 HRC
Betriebstemperatur (°C)-30 bis +100-30 bis +100-20 bis +120-10 bis +120
SchmierstoffartFett (NLGI 2)EP-Fett (NLGI 1)EP-Fett (NLGI 1)EP-Fett oder Ölnebel
Servicefaktor (Ks)1,25 – 1,51,5 – 1,751,75 – 2,02.0 – 3.0 (TBM)

Anwendungsszenario: Antriebssysteme für den Schneidkopf von Tunnelbohrmaschinen

TBM tunnel boring machine application

Tunnelbohrmaschinen sind die Speerspitze des modernen Tiefbaus. Eine typische Slurry-Schild- oder Erddruckausgleichs-Tunnelbohrmaschine (TBM), die für den innerstädtischen Tunnelbau in Großbritannien eingesetzt wird – wie beispielsweise die für den Chiltern-Tunnelabschnitt der HS2-Strecke oder die Versorgungsbrücken im Stadtzentrum von Manchester – erzeugt Drehmomente am Bohrkopf von 8.000 kN·m bei einer Maschine mit 6 Metern Durchmesser bis hin zu über 50.000 kN·m bei den größten Maschinen mit 14 Metern Durchmesser, die in weichem Untergrund zum Einsatz kommen. Zur Erzeugung und Übertragung dieser Drehmomente verwendet das Hauptantriebssystem mehrere parallel angeordnete Elektromotoren, die jeweils über eine Zahnkupplung mit einer eigenen Planetengetriebe-Eingangswelle verbunden sind. Die Getriebe sind radial um das Hauptlager angeordnet, wobei ihre Ausgangswellen Ritzel antreiben, die in das am hinteren Ende des Bohrkopfes angeschraubte Hauptzahnrad eingreifen.

Zahnkupplungen kommen an zwei Stellen im Antriebsstrang zum Einsatz. Zwischen der Abtriebswelle jedes Antriebsmotors und der zugehörigen Getriebeeingangswelle muss eine kompakte Zahnkupplung Montagetoleranzen des Motors, die thermische Ausdehnung des Motorgehäuses relativ zum Getriebegehäuse sowie die geringe seitliche Bewegung des Motors während der vom Frequenzumrichter gesteuerten Beschleunigungsphasen ausgleichen. An dieser Stelle muss die Kupplung Motordrehzahlen von bis zu 1450 U/min und mehr bei gleichzeitiger Übertragung des vollen Nenndrehmoments bewältigen. Präzise Wuchtung und exaktes Verzahnungsprofil sind daher entscheidende Fertigungsanforderungen. Die zweite Anwendung befindet sich zwischen den Getriebeausgangswellen und den Hauptlagerkomponenten des Antriebs. Hier sind die Wellendrehzahlen sehr niedrig – oft unter 100 U/min –, die Drehmomentbelastungen jedoch enorm. Die Kupplung muss gleichzeitig die Winkelabweichung aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung der gesamten Getriebemontageplatte unter dauerhafter Betriebswärme ausgleichen.

Industrial coupling application scenario

Die Tunnelbaubedingungen in Großbritannien stellen im Vergleich zu kontinentaleuropäischen Verfahren zusätzliche Herausforderungen an die Materialauswahl. Der Untergrund unter London und Südostengland besteht größtenteils aus Londoner Ton – einem hochplastischen, überkonsolidierten Ton, der erhebliche Schwankungen des Ortsbrustdrucks und des Drehmoments des Bohrkopfes verursacht, wenn die Maschine steifere Einschlüsse oder Änderungen des Plastizitätsindex durchfährt. Bei Infrastrukturprojekten in Birmingham stößt man häufig auf Mercia-Tonstein und Trias-Sandsteine, die hohe Abriebbelastungen und plötzliche Drehmomentumkehrungen hervorrufen können, wenn der Bohrkopf zwischen harten und weichen Schichten wechselt. Die tief liegenden Kohleflöze in Sheffield, die für bestehende Grubenentwässerungs- und Versorgungstunnelarbeiten relevant sind, stellen ähnliche Herausforderungen hinsichtlich der variablen Bodenbeschaffenheit dar. In all diesen geologischen Kontexten Großbritanniens ermöglicht die Fähigkeit der Getriebekupplung, Drehmomentspitzen vom Zwei- bis Dreifachen des stationären Drehmoments aufzunehmen – ohne dass Gummi- oder Elastomerelemente den Stoß dämpfen –, dass das Antriebsstrang-Steuerungssystem Drehmomentspitzen, die auf Änderungen der Bodenbeschaffenheit hinweisen, präzise erfassen und darauf reagieren kann.

Weitere industrielle Anwendungsszenarien

Turbinenantriebe zur Stromerzeugung

In britischen Kraftwerken – von den verbliebenen Gasturbinenanlagen in Yorkshire bis hin zu den Getrieben der Gondeln von Offshore-Windparks – verbinden Zahnkupplungen die Abtriebswellen von Dampf- oder Gasturbinen mit den Generatoreingängen. Diese Anwendungen erfordern eine außergewöhnliche Auswuchtung (ISO G1.0 oder besser) und spielfreie Drehmomentübertragung sowie die Fähigkeit der Kupplung, die unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen dem heißen Turbinengehäuse und dem kühleren Generatorrahmen auszugleichen. Die Nenndrehmomente großer Kraftwerksturbinen überschreiten regelmäßig 500.000 Nm, wobei Zahnkupplungen die einzig praktikable Technologie darstellen.

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Walzwerkantriebe für Stahlwerke

Die Stahlproduzenten in Sheffield und dem umliegenden Industriegebiet von South Yorkshire betreiben weiterhin Walzwerke und Stranggießanlagen, in denen Zahnkupplungen die Arbeitswalzen mit Drehmomenten von 50.000 bis 400.000 Nm antreiben. Die Fähigkeit der Kupplung, die starken Stoßbelastungen beim Einlauf der Knüppel in die Walzen aufzunehmen, kombiniert mit dem axialen Spielraum, der für die hydraulische Walzenverstellung erforderlich ist, macht Zahnkupplungen zur einzig praktikablen Option für Anwendungen in Warmbandwalzwerken. Schnellwechselmuffen ermöglichen Walzenwechsel innerhalb der Wartungsfenster, ohne die Presspassung zwischen Nabe und Welle zu beeinträchtigen.

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Antriebe für Förderbänder und Hebezeuge im Bergbau

Britische Bergbaubetriebe – darunter Kiesgruben im Lake District und in den Pennines sowie Kalibergwerke in North Yorkshire – sind auf große Zahnkupplungen in Förderbandantrieben angewiesen, die Hunderte Tonnen Material pro Stunde transportieren. Die gefettete Konstruktion der Kupplung gewährleistet zuverlässigen Betrieb in den staubigen und feuchten Umgebungen, die typisch für britische Steinbrüche sind, wo die Dichtheit wichtiger ist als in sauberen Industrieumgebungen. Aufgrund der Anforderungen an Notstopps müssen diese Kupplungen Bremsmomente des Zwei- bis Dreifachen der normalen Betriebslast ohne Beschädigung aushalten.

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Zwischenwelle für Schiffsantriebe

Schiffbau- und Wartungseinrichtungen in Glasgow, Newcastle und Southampton spezifizieren häufig Zahnkupplungen für die Zwischenwellen von Antriebssystemen zwischen Haupt-Diesel- oder Gasturbinenmotoren und Untersetzungsgetrieben. Anwendungen im maritimen Bereich stellen besondere Anforderungen: Die Wellenausrichtung in einem schwimmenden Rumpf ändert sich mit dem Beladungszustand, dem Seegang und den Temperaturgradienten. Daher ist die Fähigkeit der Zahnkupplung, Fluchtungsfehler auszugleichen, eine betriebliche Voraussetzung und keine reine Konstruktionsvorgabe. Marinetaugliche Kupplungen werden typischerweise mit verbessertem Korrosionsschutz geliefert und erfüllen die Zertifizierungsanforderungen von Lloyd’s Register oder DNV-GL.

Ausgewählte Produkte aus unserem Kupplungssortiment

Gear coupling assembly

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Die JSA-Serie verwendet ein serpentinenförmiges Federelement, das zwischen zwei Stahlflanschen angeordnet ist und eine hervorragende Stoßdämpfung und Schwingungsdämpfung in Antriebssystemen bietet, bei denen die dynamischen Lastspitzen das stationäre Drehmoment deutlich übersteigen – ideal für Kompressorantriebe, Pumpenantriebe und leichte Industriemaschinen, bei denen ein sanfter Anlauf Priorität hat.

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Die SWC-Serie umfasst Kardangelenkkupplungen, die Winkelabweichungen von bis zu 35° ermöglichen – und damit die Toleranz herkömmlicher Zahnkupplungen deutlich übertreffen. Sie sind für Zwischenwellen in Walzwerken, Stranggießanlagen und schwere industrielle Antriebssysteme konzipiert, bei denen große Winkel zwischen Antriebs- und Abtriebswelle geometrisch erforderlich sind.

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Fertigungspartner

Ever Power: Präzisionsfertigung von Zahnkupplungen & kundenspezifische Entwicklung

Das Unternehmen genießt das Vertrauen britischer Tunnelbauunternehmen, Offshore-Betreiber und OEMs der Schwerindustrie in Birmingham, Sheffield, Newcastle und darüber hinaus.

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Kundenspezifische Bohrungs- und Keilnutbearbeitung

Jede von Ever Power gefertigte Zahnkupplung wird exakt nach Kundenspezifikation hergestellt. Bohrungsdurchmesser von 20 mm bis 500 mm, beliebige Keilnutprofile, Press- oder Spielpassung – ein vollständiger Maßbericht ist standardmäßig enthalten. Unser Ingenieurteam arbeitet eng mit den britischen Beschaffungsteams zusammen, um die optimale Eignung der Kupplung sicherzustellen und die lückenlose Rückverfolgbarkeit der Materialien zu gewährleisten.

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Präzisionswälzfräsen und Profilschleifen

Die Zahnkupplungsverzahnungen von Ever Power werden auf CNC-Wälzfräsmaschinen gefertigt und anschließend profilgeschliffen, um eine Zahngenauigkeit von ISO-Klasse 5 oder besser zu erreichen. Die balligen Zahnprofile werden durch präzise CNC-Bearbeitung und nicht durch manuelles Abrichten, wie es bei kleineren Herstellern üblich ist, erzeugt. Dies gewährleistet eine gleichbleibende Ausrichtungsgenauigkeit aller Einheiten einer Produktionscharge.

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Lieferkette mit Fokus auf Großbritannien & schnelle Lieferung

Ever Power hält in regionalen Vertriebszentren Standardkupplungen für den britischen Markt vor. Bei dringenden Ausfällen des TBM-Antriebsstrangs steht ein Expressversand per Luftfracht zur Verfügung. Die Lieferzeit für kundenspezifische Kupplungen beträgt standardmäßig 15 bis 25 Werktage ab Werk. Für projektkritische Anwendungen bieten wir Prioritätsfertigung an. Alle Dokumente werden in englischer Sprache mit den für Großbritannien üblichen Kennzeichnungen geliefert.

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Vollständige Qualitätszertifizierung

Alle Zahnkupplungen von Ever Power werden gemäß dem Qualitätsmanagementsystem ISO 9001:2015 gefertigt. Materialprüfzeugnisse (EN 10204 3.1 oder 3.2) sind auf Anfrage erhältlich. Die dynamische Wuchtung nach ISO 1940 Güteklasse G2.5 ist Standard für alle Kupplungen mit Drehzahlen über 1.000 U/min. Jeder Lieferung liegen Maßprüfberichte und Härtezertifikate bei.

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Kundenerfolgsgeschichte

Abwasserinfrastrukturprojekt Birmingham: Überwindung von Antriebsstrangausfällen durch maßgefertigte Zahnkupplungen

Gear coupling product detailEin großes Tunnelbauunternehmen aus dem Großraum Birmingham erhielt 2023 den Zuschlag für einen 4,2 Kilometer langen Abwasserentlastungstunnel unter den nördlichen Vororten der Stadt. Für das Projekt kam eine 3,8 Meter breite EPB-Tunnelbohrmaschine (EPB TBM) zum Einsatz, die mit acht einzelnen Antriebsmotoren à 220 kW ausgestattet war. Diese waren über Planetengetriebe mit dem Hauptzahnrad verbunden. Die ursprüngliche Spezifikation sah für jede Motor-Getriebe-Schnittstelle eine europäische Scheibenkupplung vor – eine Entscheidung, die aus Kostengründen während der Ausschreibungsphase getroffen wurde. Innerhalb der ersten 800 Meter des Tunnelvortriebs traten an vier der acht Kupplungspositionen Materialermüdungsschäden an den Scheibenkupplungen auf. Ursache hierfür war eine Kombination aus unerwartet hohen Drehmomentpulsationen der Motoren durch die Frequenzumrichter und der thermischen Ausdehnung der Motorgehäuse im abgedichteten Tunnelbohrraum, die die Winkelbelastbarkeit der Scheibenkupplungen überstieg.

Das Ingenieurteam des Auftragnehmers wandte sich an Ever Power, um eine Notfalllösung für den Austausch zu finden. Die Anwendungstechniker von Ever Power überprüften die Abmessungen der Motorwelle, Getriebe Die Eingangsspezifikationen, das Nenndrehmoment, die zu erwartende Wärmeausdehnung und die Drehmomentwelligkeitscharakteristik des Frequenzumrichters wurden innerhalb von 48 Stunden nach der Anfrage erfasst. Die Ersatzspezifikation sah eine Zahnkupplung vom Typ C aus 42CrMo4 mit einsatzgehärteten Zähnen vor, die für ein Dauerdrehmoment von 35.000 Nm, einen Betriebsfaktor von Ks = 2,5 und einen Winkelbereich von 1,0° ausgelegt und für die erwartete Betriebsdauer von 8.000 Stunden mit EP-Lithiumkomplexfett abgedichtet war. Acht Einheiten wurden gefertigt und innerhalb von 18 Werktagen nach Birmingham geliefert. Nach der Installation und Wiederinbetriebnahme legte die Tunnelbohrmaschine die verbleibenden 3,4 Kilometer ohne einen einzigen kupplungsbedingten Stillstand zurück – wodurch dem Auftragnehmer im Vergleich zur Beibehaltung der ursprünglichen Spezifikation geschätzte 340.000 £ an weiteren Verzögerungs- und Ersatzkosten erspart wurden.

Was unsere britischen Kunden sagen

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„Nachdem die Ausfälle der Kupplungsscheiben unser Programm beinahe zum Scheitern gebracht hätten, entwickelte das Anwendungsteam von Ever Power innerhalb von drei Wochen eine passgenaue Lösung. Die ballige Zahngeometrie bewältigt die Wärmeausdehnung in unserer abgedichteten Antriebskammer, die die ursprünglichen Kupplungen schlichtweg nicht bewältigen konnten. Wir haben vier nachfolgende TBM-Projekte mit Ever Power-Zahnkupplungen als Standardausstattung abgeschlossen.“

– Projektingenieur für Maschinenbau, Großunternehmen im Tunnelbau, Birmingham
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„Wir haben die Hochleistungs-Zahnkupplungen von Ever Power für die Modernisierung der Zwischenwellen unseres Walzwerks in Sheffield ausgewählt. Die Härteprüfung, die Maßangaben und die Materialprüfzeugnisse nach EN 10204 3.1 waren alle in Ordnung – was für unser Qualitätsmanagementsystem von enormer Bedeutung ist. Die Genauigkeit der Zahngeometrie wurde intern überprüft und stimmte exakt mit den Angaben in der Dokumentation überein. Die Lieferzeit war kürzer als bei allen anderen von uns kontaktierten Anbietern.“

– Leiter Instandhaltungstechnik, Stahlverarbeitungsanlage, Sheffield
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„Die von uns für die Überholung unserer Schiffswellen bestellten SWC-Universalkupplungen wurden korrekt ausgewuchtet und mit vollständiger DNV-GL-Dokumentation für die Einreichung bei der Klassifikationsgesellschaft geliefert. Das Angebot von Ever Power war wettbewerbsfähig, die Kommunikation während des gesamten Bestellvorgangs war klar und die Lieferung an unseren Standort in Newcastle erfolgte termingerecht. Der Bericht zur dynamischen Auswuchtung wies eine Qualität von G1.6 aus – besser als die von uns geforderte Spezifikation.“

– Leitender Ingenieur, Abteilung Schiffsreparatur, Newcastle-upon-Tyne

Häufig gestellte Fragen

Wie wähle ich die richtige Zahnkupplung für ein TBM-Antriebssystem aus, das unter schwierigen Bodenbedingungen in Großbritannien eingesetzt wird?

Die Auswahl einer Zahnkupplung für den Antrieb einer Tunnelbohrmaschine (TBM) in den anspruchsvollen geologischen Gegebenheiten Großbritanniens erfordert die Berechnung des maximalen Drehmoments. Dazu wird das Nenndrehmoment des Getriebes mit einem Betriebsfaktor von mindestens 2,0 bis 3,0 multipliziert, um Stoßbelastungen durch Einschlüsse in hartem Gestein oder plötzliche Druckänderungen an der Ortsbrust zu berücksichtigen. Zusätzlich muss die maximal zu erwartende Winkelabweichung aufgrund von Wärmeausdehnung und struktureller Verformung gemessen und sichergestellt werden, dass die Winkelkapazität der gewählten Kupplung diese um einen Sicherheitsabstand übersteigt. Die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Anbieter wie Ever Power, der Ihre Motor-, Getriebe- und geologischen Untersuchungsdaten gemeinsam auswerten kann, ermöglicht in der Regel eine zuverlässigere Auswahl als die alleinige Verwendung allgemeiner Kupplungskataloge.

Wie hoch sind die typischen Preisspannen und Lieferzeiten für eine kundenspezifische Hochleistungs-Zahnkupplung von einem in Großbritannien ansässigen Hersteller?

Die Preise für kundenspezifische Zahnkupplungen variieren stark je nach Bohrungsdurchmesser, Drehmoment, Werkstoffgüte und Oberflächenbearbeitung. Für eine Standardkupplung mittlerer Beanspruchung aus 42CrMo4 mit einem Bohrungsdurchmesser von 80–160 mm liegen die Preise ab Werk je nach Komplexität zwischen 800 und 3.500 £ pro Stück. Hochleistungskupplungen in TBM-Qualität mit einsatzgehärteten Zähnen und vollständiger Zertifizierung kosten zwischen 4.000 und 15.000 £ pro Stück oder mehr. Die Standardlieferzeit von Ever Power beträgt 15 bis 25 Werktage für kundenspezifische Kupplungen. Für dringende Ausfälle bieten wir einen Express-Fertigungsservice an. Für ein individuelles Angebot kontaktieren Sie bitte [email protected] mit Ihrer Wellenzeichnung und den Drehmomentdaten.

Welche Art von Zahnkupplung eignet sich am besten für den Anschluss eines Walzwerkantriebs in einem Stahlwerk in Sheffield, um Stoßbelastungen und thermische Ausdehnung aufzunehmen?

Für die Zwischenwellenverstellung in einem Stahlwerk in Sheffield eignen sich die Universalkupplung der SWC-Serie oder eine hochbelastbare Doppelkupplung aus einsatzgehärtetem 20CrMnTi-Stahl am besten. Walzwerke benötigen eine hohe Winkelkapazität – teilweise bis zu 10° oder mehr an Zwischenwellenpositionen –, die über den Bereich von Standard-Zahnkupplungen hinausgeht, aber innerhalb der Spezifikationen der SWC-Universalkupplung liegt. Die Doppelkupplung bietet ein ausgezeichnetes axiales Spiel, das notwendig ist, da die hydraulische Walzenverstellung die axiale Position der Arbeitswalzenwellen während der Produktion verändert. Beide Kupplungstypen sind mit Schnellwechsel-Außenhülsen erhältlich, um Stillstandszeiten beim Walzenwechsel zu minimieren.

Wie oft sollten Zahnkupplungen in TBM-Anwendungen überprüft und nachgefettet werden, um sicherzustellen, dass sie die Sicherheitsstandards für Tunnelprojekte in Großbritannien erfüllen?

Für Tunnelbohrmaschinen (TBM), die in britischen Untertageprojekten kontinuierlich im Einsatz sind, empfehlen die meisten Hersteller eine Sichtprüfung und Überprüfung des Schmierfettzustands alle 2.000 Betriebsstunden oder bei jeder geplanten Wartung, je nachdem, was zuerst eintritt. Eine vollständige Nachschmierung – bei der die äußere Hülse entfernt, der Zahneingriff gereinigt, der Zahnverschleiß geprüft und frisches EP-Lithiumkomplexfett eingefüllt wird – ist in der Regel alle 5.000 Stunden oder jährlich vorgeschrieben. Das genaue Intervall sollte jedoch stets mit den Empfehlungen des Kupplungsherstellers und dem Wartungsplan des TBM-Herstellers abgeglichen werden, da die Betriebsbedingungen im Londoner Ton im Vergleich zum Birminghamer Mercia-Schlammstein zu deutlich unterschiedlichen Schmierfettverbrauchsraten führen können.

Wo finde ich in Großbritannien einen zuverlässigen Lieferanten von Zahnkupplungen, der zertifizierte Sonderanfertigungen für einen dringenden Ausfall einer Tunnelbohrmaschine in Birmingham liefern kann?

Bei dringenden Ausfällen von Tunnelbohrmaschinen (TBM), die zertifizierte, kundenspezifische Zahnkupplungen mit Lieferung nach Birmingham oder an jeden anderen Ort in Großbritannien erfordern, bietet Ever Power einen speziell auf diesen Bedarf zugeschnittenen Prioritätsfertigungsservice. Senden Sie Ihre Wellenzeichnungen und Drehmomentvorgaben per E-Mail an [email protected]. Unser Anwendungsteam erstellt Ihnen innerhalb von 24 Stunden ein vollständiges Angebot mit Kostenvoranschlag. Dank Prioritätsfertigung können wir projektkritische Zeitvorgaben einhalten. Alle Einheiten werden mit Maßprüfberichten, Materialprüfzeugnissen und Auswuchtprotokollen geliefert.

Worin besteht der Kostenunterschied zwischen einer Standard-Zahnkupplung und einer kundenspezifisch gefertigten Zahnkupplung für eine Getriebeanwendung in einer Gondel einer Offshore-Windkraftanlage in Großbritannien?

Standard-Zahnkupplungen für Offshore-Windparks sind aufgrund der strengen Anforderungen an den Korrosionsschutz, der Zertifizierungsanforderungen von DNV-GL oder Lloyd’s Register sowie der präzisen Auswuchtung bei Gondelgetriebeinstallationen in der Regel drei- bis fünfmal teurer als vergleichbare Industriekupplungen. Eine Standard-Industrie-Zahnkupplung mit 200 mm Bohrungsdurchmesser kostet etwa 2.000 bis 4.000 £. Eine zertifizierte Offshore-Windpark-Variante mit verbesserter Abdichtung, Korrosionsschutzbeschichtung, Fremdprüfung und vollständiger Zertifizierungsdokumentation kostet üblicherweise zwischen 8.000 und 20.000 £, abhängig vom Drehmoment und den Anforderungen der Zertifizierungsstelle. Für eine genaue Preisangabe, die auf Ihre Offshore-Anwendung zugeschnitten ist, senden Sie Ever Power bitte eine vollständige Spezifikationsanfrage. So erhalten Sie den aussagekräftigsten Kostenvergleich.

Sind Sie bereit, Ihre ideale Zahnradkupplungslösung zu entwickeln?

Ob Sie eine TBM-Antriebsstrangkupplung in Birmingham spezifizieren, Walzwerkswellen in Sheffield ersetzen oder seewasserbeständige Einheiten für eine Überholung in Newcastle benötigen – das Ingenieurteam von Ever Power hat die Lösung.

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bearbeitet von gzl