Industrielle Energieübertragung · UK Engineering
Zahnkupplungen in Tunnelbohrmaschinen: Präzisionstechnik für die britische Untergrundinfrastruktur
Von Crossrail bis zum Thames Tideway Tunnel – die Renaissance des britischen U-Bahnbaus erfordert Antriebskomponenten, die extremen Drehmomentbelastungen, Fluchtungsfehlern und Dauerbetrieb standhalten. Zahnkupplungen bilden das mechanische Herzstück jeder Tunnelbohrmaschine – ihre Spezifikation entscheidet über Projekterfolg und kostspielige Ausfallzeiten.
Eine Tunnelbohrmaschine stellt wohl die mechanisch anspruchsvollste Umgebung dar, der rotierende Antriebskomponenten ausgesetzt sein können. Der Schneidkopf – eine Scheibe aus hartmetallbestückten Werkzeugen mit einem Durchmesser von drei bis fünfzehn Metern – muss gegen Gesteinsdrücke ankämpfen, die weniger robustes Gerät innerhalb von Minuten verbiegen würden. Die gesamte Rotationsenergiekette, von den Elektromotoren über die Planetengetriebe bis hin zum Hauptlager und der Nabe des Schneidkopfes, läuft über Zahnkupplungen. Diese müssen gleichzeitig Spitzendrehmomente im Bereich von Zehntausenden Kilonewtonmetern übertragen, Wellenfluchtungsfehler aufgrund von Maschinendurchbiegung und Bodensetzungen ausgleichen und dem Dauerbetrieb in Umgebungen mit Wasser, Tonschlamm und abrasivem Gesteinsstaub standhalten. Es ist daher nicht verwunderlich, dass die Ingenieure für TBM-Antriebsstränge in Birmingham, Nottingham und London die Auswahl einer zuverlässigen Zahnkupplung als eine der wichtigsten technischen Entscheidungen bei jedem Tunnelbauprojekt betrachten. Die falsche Spezifikation führt zu ungeplanten Wartungsstopps im fertigen Bohrloch – ein Szenario, das ein britisches Bauunternehmen Hunderttausende Pfund pro Tag kosten kann.Funktionsweise von Zahnkupplungen im Antriebsstrang einer Tunnelbohrmaschine
Das Funktionsprinzip einer Zahnkupplung beruht auf dem kontrollierten Eingriff zwischen einer äußeren Zahnhülse – der sogenannten inneren Nabe oder Zahnwelle – und einem inneren Hohlrad in einer äußeren Hülse oder Trommel. Im Gegensatz zu starren Flanschkupplungen sind die Zahnprofile bewusst ballig geformt: Jeder äußere Zahn weist eine leichte Tonnen- oder konvexe Krümmung entlang seiner Länge auf. Diese ballige Form ermöglicht eine axiale und winklige Verschiebung des Zahneingriffs, wenn die beiden Wellen aufgrund von Wärmeausdehnung, Lagerverschleiß, Setzungen des Untergrunds oder den Biegebelastungen, die beim Vortrieb einer Tunnelbohrmaschine (TBM) durch Londoner Ton oder den Kreidemergel unter dem Stadtzentrum von Birmingham auftreten, relativ zueinander verschoben werden. Schmierstoff – typischerweise ein hochviskoses Lithiumkomplexfett, das für den zu erwartenden Temperaturbereich im Inneren der Maschine ausgelegt ist – füllt den Eingriffsraum und bildet einen hydrodynamischen Film, der Metall-auf-Metall-Kontakt an den Zahnflanken unter maximalem Drehmoment verhindert. Abgedichtete Endkappen halten den Schmierstoff zurück und verhindern das Eindringen des abrasiven Schmierstoffs, der in jede Ritze des vorderen Teils einer TBM eindringt. Durch die mechanische Gesamtkonstruktion wird das Drehmoment gleichzeitig auf alle im Eingriff befindlichen Zähne verteilt und nicht auf einen einzigen Kontaktpunkt konzentriert. Diese Lastverteilung macht Zahnradkupplungen zur bevorzugten Wahl für die extremen Drehmomentzyklen, die in den Hauptantriebs- und Hilfssystemen von Großbohrmaschinen auftreten, die in der vielfältigen Untergrundgeologie Großbritanniens eingesetzt werden.Kernwerkstoffe in der Fertigung von Präzisionszahnkupplungen
Legierter Stahl (42CrMo4 / EN19T)
Die Naben und Außenhülsen von Hochleistungs-Zahnkupplungen für TBM-Hauptantriebe werden überwiegend aus Chrom-Molybdän-Legierungsstahl geschmiedet, typischerweise nach EN 10083, Güteklasse 42CrMo4 – eine Spezifikation, die britischen und europäischen Metallurgie-Lieferanten bestens bekannt ist. Nach der Vorbearbeitung werden die Bauteile wärmebehandelt, um Zugfestigkeiten im Kernbereich von 900–1100 MPa zu erzielen. Anschließend erfolgt die induktive Härtung der Zahnflanken auf Oberflächenhärtewerte von 50–58 HRC. Diese Kombination verleiht den Zahnrädern eine außergewöhnliche Dauerfestigkeit gegenüber den zyklischen Drehmomentwechseln, die beim Vortrieb eines TBM-Bohrkopfes durch abwechselnde Schichten aus hartem Gestein und weichem Füllmaterial auftreten. Die Präzisionsmaschinenbauer in Sheffield, mit ihrer langjährigen Erfahrung in der Schmiedetechnik für die Verteidigungs- und Energiebranche, sind bestens aufgestellt, um Rohmaterial für die Fertigung hochspezifizierter Zahnkupplungen nach diesen Standards zu liefern.
Einsatzstahl (20CrMnTi)
Für Kupplungen von Hilfsantrieben im mittleren Leistungsbereich – wie sie beispielsweise den Schneckenförderer oder den Rotationsmotor des Segmentaufrichters verbinden – bieten einsatzgehärtete Stähle eine kosteneffiziente Lösung aus einem zähen, schlagfesten Kern und einer extrem harten, verschleißfesten Zahnoberfläche. Durch das Einsatzhärten wird zusätzlicher Kohlenstoff in die Zahnoberfläche bis zu einer Tiefe von 0,8–1,5 mm eingebracht, wodurch ein Härtegradient von ca. 60 HRC an der Oberfläche zum darunterliegenden, weicheren Untergrund entsteht. Dies verhindert Sprödbrüche durch Durchhärtung und widersteht gleichzeitig den adhäsiven und abrasiven Verschleißmechanismen, die unter schwach geschmierten oder verunreinigten Betriebsbedingungen dominieren – ein wichtiges Kriterium in den Nahtbereichen des Londoner Tunnelbaus, wo Grundwassereintritt nahezu unvermeidlich ist.
Duplex-Edelstahl
Wo Tunnelbohrmaschinen in Küsten- oder Gezeitengebieten zum Einsatz kommen – wie beispielsweise bei den Projekten zur Querung der Themsemündung und den Kabeltunneln für Offshore-Windparks in East Anglia – bieten Kupplungen aus Duplex- oder Superduplex-Edelstahl (UNS S32205, S32750) eine deutlich höhere Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion in chloridgesättigtem Grundwasser. Obwohl Duplex-Edelstahl pro Kilogramm teurer ist als legierter Stahl und die Präzisionsbearbeitung von Zahnrädern anspruchsvoller gestaltet, rechtfertigt die Vermeidung von Oberflächenkorrosionsmechanismen, die bei herkömmlichen Stählen zu Ermüdungsrissen führen, häufig den höheren Preis für Anlagen, die während der gesamten Betriebsdauer der Infrastruktur unterirdisch und weitgehend unzugänglich bleiben.
Sphäroguss (GGG-70 / EN-GJS-700-2)
Flanschdeckel, Inspektionsstopfen und nicht drehmomentübertragende Gehäusekomponenten werden häufig aus Sphäroguss der Güte EN 1563 GJS-700-2 gefertigt. Sphäroguss vereint die Vorteile von Grauguss hinsichtlich Gießbarkeit und Bearbeitbarkeit mit einer Zugfestigkeit von 700 MPa und einer Bruchdehnung von mindestens 21 TP4T. Dadurch bietet er die notwendige Zähigkeit, um den Stoßbelastungen standzuhalten, die bei Schleifblockaden am Schneidkopf auf die Gehäusestruktur einwirken. Aufgrund seiner Kostenvorteile gegenüber Stahlschmiedeteilen für komplexe, endkonturnahe Bauteile ist er die Standardwahl für Kupplungstrommeln, deren Geometrie sich aufgrund der hohen Kosten nicht aus dem Rohling bearbeiten ließe.
Technische Vorteile von Zahnkupplungen für TBM-Antriebe
Technische und Leistungsparameter des Produkts
| Parameter | Standardsortiment | Schwere / TBM-Serie | Einheit / Notiz |
|---|---|---|---|
| Nenndrehmoment | 50 – 5.000 | 5.000 – 50.000+ | kNm |
| Maximales Drehmoment (2× Nenndrehmoment) | Bis zu 10.000 | Bis zu 100.000+ | kNm (momentan) |
| Winkelabweichung | Bis zu 1,5° | Bis zu 3° (doppelt) | Pro Kupplungshälfte |
| Radialer Versatz | 0,2 – 2,0 | 2,0 – 6,0 | mm |
| Höchstgeschwindigkeit | 100 – 3.000 | 5 – 500 | U/min (niedrige Drehzahl, hohes Drehmoment) |
| Nabenmaterial | 42CrMo4 / 20CrMnTi | 42CrMo4 / S32205 | Wärmebehandelter legierter Stahl |
| Oberflächenhärte (Zähne) | 48 – 55 HRC | 50 – 58 HRC | induktionsgehärtet |
| Zahnprofil | Involut, gekrönt | Involute, tonnengekrönt | 20° typischer Druckwinkel |
| Schmierstoffart | Fett (NLGI 2) | Li-Komplex / Synthetisches EP | Versiegelte Kartusche oder Schmiernippel |
| Betriebstemperatur | -20 bis +80 °C | -30 bis +120 °C | Abhängig von der Dichtungs-/Fettqualität |
| Bohrungsdurchmesserbereich | 20 – 260 mm | 260 – 1.200 mm | Kundenspezifisch angepasste Keilwellen-, Nut- und Schrumpfpassung |
| Ausgleichsgrad | G6.3 | G2.5 (dynamisch) | Gemäß ISO 21940-11 |
| Axiale Bewegung | ±2 – ±10 mm | ±10 – ±50 mm | Zwischen den äußeren Ärmeln |
Anwendungsszenarien: Zahnradkupplungen in Tunnelbohrmaschinensystemen
Szenario 1: Hauptantrieb des Schneidkopfes – Verbindung Motor zu Getriebe
Der Bohrkopf einer Tunnelbohrmaschine mit großem Durchmesser wird von mehreren Elektromotoren angetrieben – üblicherweise vier bis sechzehn Antriebseinheiten, die um den Umfang des Hauptantriebsrings angeordnet sind. Jeder Motor ist über ein Planetengetriebe mit einem Ritzel verbunden, das in das Hohlrad des Hauptlagers eingreift. Zwischen der Abtriebswelle jedes Elektromotors und der zugehörigen Getriebeeingangswelle gleicht eine Zahnkupplung die Torsions- und Fluchtungsfehler aus, die durch Fertigungstoleranzen der Antriebsflansche, unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen Motorgehäuse und Getriebegehäuse sowie durch Vibrationen entstehen, die beim Auftreffen des Bohrkopfes auf harte Einschlüsse oder beim Übergang von weichem zu hartem Gestein über den Getriebestrang zurückgeleitet werden. Bei einer typischen Tunnelbohrmaschine (TBM) mit 8,8 Metern Durchmesser, wie sie im Tideway-Projekt eingesetzt wird, erzeugt jeder der zwölf Hauptantriebsmotoren ca. 315 kW bei 1.500 U/min. Die Kupplung an dieser Schnittstelle ist daher für die zuverlässige Übertragung von Drehmomenten im Bereich von 2.000–3.200 Nm pro Motoreinheit unter normalen Schneidbedingungen verantwortlich. Bei Blockierungen des Bohrkopfes können die Drehmomente ein Vielfaches dieses Wertes erreichen. Die Fähigkeit der Zahnkupplung, diese Drehmomentspitzen ohne Materialermüdung zu tolerieren – im Gegensatz zu Scheiben- oder Klauenkupplungen, die unter wiederholter Überlastung Delaminationen oder Risse im Gummi aufweisen können – macht sie zum Industriestandard für diese Position im Antriebsstrang.
Szenario 2: Verbindung zwischen Getriebeausgang und Hauptlagerritzel
Die zweite kritische Stelle, an der Zahnkupplungen in TBM-Antrieben zum Einsatz kommen, befindet sich zwischen der Abtriebswelle jedes Planetengetriebes und dem Antriebsritzel, das mit dem Hauptlagerzahnrad kämmt. An dieser Stelle im Antriebsstrang ist die Drehzahl auf etwa 8–25 U/min reduziert, während das Drehmoment durch das Getriebeübersetzungsverhältnis – oft 60:1 bis 100:1 – verstärkt wird. Dies führt zu Drehmomenten an der Ritzelwelle, die bei Maschinen mit großem Durchmesser 20.000–40.000 kNm erreichen können. Die Zahnkupplung an dieser Schnittstelle muss nicht nur dieses enorme Drehmoment übertragen, sondern auch die relative Verschiebung zwischen der Getriebeabtriebswellen- und der Ritzelwellen-Mittellinie ausgleichen. Diese Verschiebung entsteht durch die Durchbiegung der schweren Hauptlager- und Schneidkopfbaugruppe unter der resultierenden Last des Schneidkopfes, die in Hartgestein 15.000–25.000 kN in Schubrichtung erreichen kann. Doppelkupplungen mit schwimmender Zwischenwelle werden hier häufig eingesetzt, gerade weil sie es ermöglichen, dass die beiden Verbindungswellen nicht parallel verlaufen, ohne dass Biegemomente entstehen, die groß genug sind, um die Getriebeausgangslager zu beschädigen – eine Schutzmaßnahme, die bei Projekten wie den HS2-Tunnelvortrieben durch die Chiltern-Kreide von entscheidender Bedeutung ist, da die Hauptlagerbelastungen erheblich variieren, wenn die Maschine auf Feuersteinknollenbänder trifft.
Erddruckausgleichs- (EPB) und Schlamm-Tunnelbohrmaschinen, die in Städten wie London, Manchester und Edinburgh bevorzugt für den Tunnelbau in weichem Untergrund eingesetzt werden, nutzen eine Förderschnecke. Diese befördert das aufbereitete Aushubmaterial kontrolliert aus der unter Druck stehenden Arbeitskammer und hält dabei den Stützdruck an der Ortsbrust aufrecht. Die Förderschnecke selbst ist eine hochbelastete Maschine, die über einen separaten Motor und ein Getriebe angetrieben wird. Die Abtriebskupplung verbindet das Getriebe mit der spiralförmigen Schneckenwelle. Die Beschaffenheit des Fördermaterials – eine Mischung aus Boden, Grundwasser, Treibmittel und Polymerschlamm mit Drücken von über 3 bar am Einlauf – erzeugt stark schwankende Drehmomente an der Schneckenwelle, da sich Verstopfungen bilden und wieder lösen. Eine Zahnradkupplung sorgt hier für die notwendige Torsionssteifigkeit zur präzisen Drehzahlregelung und gleicht gleichzeitig die axiale Ausdehnung der Schneckenwelle bei Erwärmung im Dauerbetrieb aus. Die abgedichtete Konstruktion der Kupplung ist ebenso wichtig: Die Umgebung unmittelbar neben dem Schneckenförderantrieb ist einer der feuchtesten und am stärksten verschmutzten Bereiche der gesamten Maschine, und jede Kupplung, die auf elastomeren Elementen oder freiliegenden, trockenlaufenden Oberflächen beruht, wird unter diesen Bedingungen schnell verschleißen, wie Wartungsingenieure bei Projekten von der Glasgow Sewers Enhancement bis zum London Water Ring Main dokumentiert haben.Szenario 4: Schlammpumpenantrieb in Schlammschild-Tunnelbohrmaschinen
Schlammschild-Tunnelbohrmaschinen – die bevorzugte Methode für Tunnelbauprojekte unter hohem Grundwasserdruck, wie beispielsweise unter der Themse oder in den Unterwasserabschnitten von Tunneln, die Offshore-Anlagen im Humber-Ästuar verbinden – verwenden Hochdruck-Kreiselpumpen, um Bentonitsuspension zur und von der Bohrerfront zu fördern. Diese Schlammpumpen arbeiten kontinuierlich mit Drücken von bis zu 10 bar und Fördermengen von mehreren hundert Kubikmetern pro Stunde. Der Antrieb erfolgt über direkt gekoppelte Motor-Getriebe-Pumpen-Einheiten. Die Kupplung zwischen Pumpengetriebe und Pumpenwelle muss die Anlaufdrehmomente aufnehmen, die beim Hochfahren der Pumpe gegen den gefüllten Schlammkreislauf entstehen – Drehmomente, die das Drei- bis Vierfache des stationären Betriebsdrehmoments erreichen können – und gleichzeitig die geringfügige Wellenverlagerung ausgleichen, die durch die Verformung des Pumpengehäuses unter Innendruck entsteht. Zahnkupplungen eignen sich hervorragend für diese Aufgabe, da sie über den gesamten Fehlausrichtungsbereich hinweg ihr volles Drehmomentvermögen beibehalten, ohne dass es zu einer Wechselwirkung zwischen Steifigkeit und Fehlausrichtung kommt, die bei Scheiben- oder Membrankupplungen einen starken Anstieg der radialen Lagerbelastungen verursacht, wenn die Wellen nicht perfekt ausgerichtet sind.
Szenario 5: Rückfahrförderer und Segmentkranantriebe
Hinter dem Hauptschildkörper transportiert der TBM-Ersatzzug – eine Reihe von Nachlaufkränen, die 80–300 Meter in den fertigen Tunnel hineinragen – Hilfseinrichtungen, die für die Produktionsrate ebenso entscheidend sind wie der Bohrkopf selbst. Fördersysteme für den Aushub, Segmentförderanlagen, Verpressmischer und Krane zur Segmenthandhabung enthalten rotierende Antriebssysteme, in denen Zahnkupplungen die mechanische Verbindung zwischen Motoren und angetriebenen Elementen herstellen. Die Betriebsbedingungen sind hier weniger extrem als an der Ortsbrust, doch die Anforderungen an eine lange Lebensdauer ohne Wartungszugang sind ebenso hoch. Der Ersatzzug arbeitet im Schichtbetrieb, und die Kupplungen müssen den dynamischen Belastungen standhalten, die durch die Biegung der Nachlaufkräne über die vorgefertigten Betonringsegmente der Tunnelauskleidung entstehen. Für kleinere Antriebsaufgaben am Ersatzzug bieten leichtere Zahnkupplungen der JSA-Serie mit Schlangenfederkupplungen eine praktische Lösung. Die charakteristische hohe Federflexibilität absorbiert kleine Stöße beim Segmenthandling, ohne sie auf die Getriebelager zu übertragen.
Ever Power: Präzisionsfertigung und kundenspezifische Anpassung für TBM-Antriebskupplungen
Anpassungsmöglichkeiten
Spezielle Zahnflankenradien für extreme Fluchtungsfehler · Maßgeschneiderte Dichtungslösungen für Unterwasser- oder Druckumgebungen · Geteilte Außenhülsen für die Montage vor Ort ohne Demontage der Welle · Nicht standardmäßige Flansch-PCDs und Schraubenmuster passend zu OEM-Getriebeschnittstellen · ATEX-zertifizierte, funkenfreie Außentrommeln aus Aluminiumlegierung für explosionsgefährdete Bereiche in Tunnelumgebungen
Qualität & Zertifizierung
Qualitätsmanagement nach ISO 9001:2015 · Vollständige Materialrückverfolgbarkeit gemäß EN 10204 3.1 · CE-gekennzeichnete Baugruppen verfügbar · Inspektionen durch Dritte (Lloyd’s, Bureau Veritas, SGS) möglich · Maßberichte und Montageprüfzertifikate werden jeder Lieferung beigefügt
Sind Sie bereit, Ihre Spezifikationen für die TBM-Kupplung zu besprechen? Kontaktieren Sie unser Ingenieurteam für ein detailliertes technisches Angebot.
Kundenerfolgsgeschichte: Midlands Water Infrastructure – Coventry Ring Main Extension
Fallstudie · Coventry, West Midlands · Wasserinfrastruktur · 2024
Ein großer regionaler Wasserversorger, der Coventry und die gesamte West Midlands versorgt, gab die Erweiterung einer Trinkwasserleitung in Auftrag. Dafür waren 3,2 Kilometer neuer Tunnel in 24 Metern Tiefe durch eine Kombination aus Mercia-Tonstein und Jurakalkstein erforderlich. Für das Projekt wurde eine Erddruckausgleichs-Tunnelbohrmaschine (EBM) mit einem Schneiddurchmesser von 3,6 Metern eingesetzt. Angetrieben wird sie von acht Hauptantriebsmotoren mit je 185 kW Leistung und einem Getriebeuntersetzungsverhältnis von 82:1. Dadurch erreichten die Bohrkopfdrehmomente unter schwierigen geologischen Bedingungen bis zu 18.500 kNm.
Die ursprüngliche Ausrüstung sah Standard-Scheibenkupplungen an der Schnittstelle zwischen Motor und Getriebe vor. Nach acht Wochen Tunnelbau wiesen zwei der acht Kupplungen Ermüdungsrisse in den Scheibenkupplungen auf. Diese wurden auf die Kombination aus häufigen Drehmomentumkehrungen beim kurzzeitigen Umkehren der Drehrichtung des Bohrkopfes zur Beseitigung von Verstopfungen und einer Winkelabweichung der Welle an drei Antriebspositionen zurückgeführt, die die Nennkapazität der Scheibenkupplungen um ca. 401 TP4T überschritt. Der Auftragnehmer kontaktierte Ever Power, nachdem sein britischer Projektingenieur bei der Suche nach in Großbritannien gefertigten Hochleistungs-Getriebekomponenten auf unser Sortiment an Zahnkupplungen gestoßen war.
Das Anwendungsteam von Ever Power führte innerhalb von 48 Stunden eine Fernprüfung des Antriebsstrangs anhand der Datenblätter von Motor und Getriebe des Auftragnehmers durch. Wir schlugen acht einfachwirkende Zahnkupplungen mit einer Nabe aus 42CrMo4, induktionsgehärteten Zahnflanken, abgedichteter Kartuschenfettung und einem kundenspezifischen Flanschmuster vor, das zu den vorhandenen Montageflächen von Motor und Getriebe passte. Die Bohrungsmaße wurden mit einer Parallelkeilnut nach BS 4235 gemäß Toleranz H7 gefertigt, und die Baugruppen wurden dynamisch nach G2,5 ausgewuchtet. Acht komplette Kupplungseinheiten wurden innerhalb von 19 Werktagen nach Auftragserteilung gefertigt, montiert, geprüft und versandt. Sie trafen mit vollständigen Materialzertifikaten nach EN 10204 3.1 und Montageprüfberichten am Standort Coventry ein.
Die Austauschkupplungen wurden im Rahmen eines planmäßigen Wartungsfensters eingebaut. Von diesem Zeitpunkt an bis zum Abschluss der 3,2 Kilometer langen Strecke – einem Zeitraum von etwa sieben Monaten – traten keine weiteren kupplungsbedingten Ausfallzeiten auf. Der Projektleiter des Auftragnehmers berechnete eine Gesamteinsparung von über 340.000 £ an ungeplanten Ausfallkosten im Vergleich zum prognostizierten Ausfallmuster der ursprünglichen Scheibenkupplung. Dieses Ergebnis führte er direkt auf die Drehmomentüberlastungstoleranz und den Ausgleich von Fluchtungsfehlern der Ever Power-Zahnradkupplungen zurück.
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„Die von Ever Power für unsere Tunnelbohrmaschine (TBM) der Wasserleitung in Coventry gelieferten Zahnkupplungen haben sich über sechs Monate im Dauerbetrieb einwandfrei bewährt. Der Zahneingriff gleicht die Fluchtungsfehler an unseren Antriebspositionen aus, die bei unserem vorherigen Kupplungstyp wiederholt zu Ausfällen geführt hatten. Die bereitgestellten technischen Datenblätter waren so detailliert, dass unsere Ingenieure für rotierende Anlagen eine vollständige Überprüfung durchführen konnten – ein solches Maß an Dokumentation ist bei Anbietern in dieser Preisklasse selten.“
— Leitender Maschinenbauingenieur, Tunnelbauunternehmen Midlands, Coventry
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„Am meisten beeindruckte mich die kurze Lieferzeit. Wir hatten einen ungeplanten Kupplungsausfall in einem kritischen Abschnitt unserer Bohrung und benötigten Ersatzteile mit einer Sonderanfertigung. Ever Power lieferte innerhalb von drei Wochen inklusive aller Materialzertifizierungen. Für eine maßgefertigte, geschmiedete und wärmebehandelte Baugruppe aus legiertem Stahl ist das wirklich außergewöhnlich. Die Kupplung hat sich im Betrieb als hervorragend erwiesen – bei unserer letzten Inspektion nach 4.000 Betriebsstunden war kein Verschleiß sichtbar.“
— Werksleiter, Tiefbauunternehmen, Birmingham
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„Wir haben uns aufgrund einer Empfehlung eines Kollegen aus der Lieferkette von London Crossrail für die Zahnkupplungen von Ever Power für den Schneckenförderantrieb unserer Tunnelbohrmaschine zur Kanalsanierung in Edinburgh entschieden. Die abgedichtete Konstruktion hat während der gesamten 18-monatigen EPB-Tunnelbauarbeiten das Schmiermittel im Inneren und die Tonsuspension draußen gehalten. Die von Ever Power vorgeschlagene, maßgeschneiderte Anordnung der geteilten Außenhülse ermöglichte es uns, die Kupplung zu montieren und zu demontieren, ohne die Förderschnecke zu beeinträchtigen – ein Detail, das uns bereits zwölf Stunden Wartungszeit erspart hat. Wir können das Engineering-Support-Team von Ever Power uneingeschränkt empfehlen.“
— TBM-Flottenwartungsmanager, Spezialist für Untertagebau, Edinburgh
Ausgewählte Kupplungsprodukte für TBM- und Industrieantriebsanwendungen
JSA-Serie Schlangenfederkupplung
Die Schlangenfederkupplung der JSA-Serie bietet dank ihrer einzigartigen Federstahlelementkonstruktion hervorragende Stoßdämpfung und Torsionsflexibilität. Diese Kupplung ist für mittlere bis hohe industrielle Beanspruchung ausgelegt und eignet sich ideal für Notförderanlagenantriebe, Segmentmontagesysteme und Hilfspumpenantriebe in Tunnelbohrmaschinen. Das Federelement gleicht sowohl Winkel- als auch Radialfehlstellungen aus und bietet durch kontrollierte Federauslenkung einen gewissen Überlastschutz. Dank ihrer kompakten Baulänge ist die Installation auch in beengten Notförderanlagen unkompliziert. Ever Power fertigt die JSA-Serie mit Bohrungsdurchmessern von 30 mm bis 280 mm und individuell anpassbaren Keilnutprofilen.
SWC-Serie Universalkupplung
Die Universalkupplung der SWC-Serie bewältigt selbst anspruchsvollste Winkelabweichungen in TBM- und Schwerindustrieantriebssystemen. Ihre Kardangelenk-Konstruktion ermöglicht kontinuierliche Winkelverschiebungen bis zu 15° und ist damit die optimale Wahl, wenn die Maschinenkonstruktion signifikante Wellenwinkel erfordert – beispielsweise bei den Winkelverbindungen zwischen den TBM-Steuerzylindern und ihren Antriebsmotoren oder den Winkelförderern von Tunnelbohrmaschinen und Raise Boring Machines im britischen Untertagebau. Die SWC-Serie ist mit geschweißtem Stahlrohr oder massiver Stahlwelle als Zwischenwelle erhältlich. Die Jochmaterialien bestehen aus 42CrMo4-Legierungsstahl. Bohrungsdurchmesser, Joch-Lochkreisdurchmesser, Flanschbolzenmuster und Zwischenwellenlänge sind individuell anpassbar.
Häufig gestellte Fragen
Welche Art von Zahnkupplung eignet sich am besten für den Hauptantrieb einer Tunnelbohrmaschine in Großbritannien?
Für den Hauptantrieb von Tunnelbohrmaschinen (TBM) ist eine hochbelastbare Doppelkupplung aus 42CrMo4-Legierungsstahl mit induktionsgehärteten Zähnen, synthetischer EP-Fettschmierung und gekapselter Kartuschenanordnung Industriestandard. Die Doppelkupplung gleicht die Winkelabweichung aus, die durch die Verformung des TBM-Schildes unter dem Druck der Ortsbrust und den Lenkkräften entsteht. Wenn Sie Komponenten für ein konkretes Projekt in London, Birmingham oder Manchester beschaffen, erstellt Ihnen Ever Power gerne eine umfassende Auswahlempfehlung basierend auf Ihren Motor- und Getriebeschnittstellendaten.
Was kostet eine kundenspezifische Zahnkupplung für einen TBM-Antrieb typischerweise von einem britischen Lieferanten, und wie kann ich ein Angebot erhalten?
Die Kosten einer kundenspezifischen Zahnkupplung für den Hauptantrieb von Tunnelbohrmaschinen (TBM) hängen vom Bohrungsdurchmesser, dem Nenndrehmoment, der Werkstoffgüte, den Dichtungsspezifikationen und den erforderlichen Zertifizierungen ab. Standardkupplungen mit kleineren Bohrungsdurchmessern sind ab wenigen hundert Pfund erhältlich, während große, kundenspezifisch gefertigte Baugruppen mit vollständiger Materialrückverfolgbarkeit und Fremdprüfung mehrere zehntausend Pfund pro Einheit kosten können. Um ein genaues Angebot für Ihr spezifisches TBM-Projekt zu erhalten, senden Sie bitte Ihre Motor- und Getriebeschnittstellendaten sowie die Betriebszyklusparameter per E-Mail an [email protected]. Das Ingenieurteam von Ever Power erstellt Ihnen innerhalb von zwei Werktagen ein detailliertes Angebot.
Welcher Getriebekupplungslieferant in Großbritannien kann kundenspezifische TBM-Antriebskupplungen mit Materialzertifikaten innerhalb von drei Wochen liefern?
Ever Power liefert nachweislich kundenspezifische Zahnkupplungsbaugruppen mit Werkstoffzertifikaten nach EN 10204 3.1 und vollständiger Montage- und Prüfdokumentation innerhalb von 14 bis 22 Werktagen für Bohrungsdurchmesser bis 500 mm. Wir halten Halbzeuge aus gängigen legierten Stählen als strategischen Lagerbestand vor, wodurch sich die Lieferzeiten im Vergleich zu Lieferanten, die Schmiedeteile auf Bestellung beschaffen, deutlich verkürzen. Britische Tunnelbauunternehmen, die an Infrastrukturprojekten wie dem Thames Tideway und HS2 arbeiten, haben sich auf diese schnelle Lieferfähigkeit verlassen, um ungeplante Ausfallkosten zu minimieren.
Woran erkenne ich, wann eine Zahnkupplung an einem Schneckenförderantrieb einer Tunnelbohrmaschine (TBM) im Rahmen des Wassertunnelprojekts in Sheffield ausgetauscht werden muss?
Die Zustandsüberwachung von Zahnkupplungen in Schneckenförderantrieben von Tunnelbohrmaschinen (TBM) umfasst typischerweise drei Ansätze: regelmäßige Fettprobenahme und -analyse auf Metallpartikel (Verschleißabrieb) aus dem Zahneingriff, Schwingungsspektrumanalyse zur Ermittlung von Seitenbändern bei der Zahneingriffsfrequenz und ihren Harmonischen sowie regelmäßige Maßprüfung der Zahnflankenverschleißtiefe im Rahmen der planmäßigen Wartungsintervalle. In den meisten TBM-Spezifikationen ist die Prüfung der Zahnkupplungen an die Inspektionsintervalle der Schneidwerkzeuge gekoppelt – typischerweise alle 100–200 Schneidstunden. Ein Austausch wird empfohlen, wenn der Zahnflankenverschleiß den vom Hersteller angegebenen Grenzwert (üblicherweise 15–201 % der ursprünglichen Zahndicke) überschreitet oder wenn die Fettanalyse einen raschen Anstieg der Stahlpartikelkonzentration zeigt, der auf beschleunigten Verschleiß hindeutet.
Wo finde ich einen zuverlässigen Hersteller von Zahnkupplungen, der Edelstahlkupplungen für einen Küstentunnelvortrieb in East Anglia zu einem wettbewerbsfähigen Preis liefern kann?
Für Tunnelbauprojekte in Küsten- und Gezeitengebieten in East Anglia oder im Humber-Ästuar werden Duplex-Edelstahl-Zahnkupplungen (UNS S32205) empfohlen, um der durch Chloride verursachten Korrosion zu widerstehen, die Standard-Legierungsstahlbauteile schnell angreift. Ever Power fertigt Zahnkupplungen aus Duplex- und Superduplex-Edelstahl mit denselben präzisen Wälzfräs- und Kronenschleifverfahren wie bei Legierungsstahlbauteilen. Nach Erhalt Ihrer technischen Spezifikationen erstellen wir Ihnen gerne ein Angebot. Kontaktieren Sie [email protected] mit Ihren Betriebsdaten und Umgebungsbedingungen für ein wettbewerbsfähiges Angebot.
Welche technischen Informationen benötigt Ever Power von mir, um mir ein genaues Angebot für eine Zahnkupplung für mein Tunnelbauprojekt in Großbritannien erstellen zu können?
Um Ihnen ein präzises und detailliertes Angebot für eine Zahnkupplung für Ihr Tunnelbauprojekt in Großbritannien zu erstellen, benötigt das Ingenieurteam von Ever Power folgende Informationen: Zeichnungen der Motor- und Getriebeschnittstelle mit Angabe der Wellendurchmesser, Keilnutabmessungen und Flanschgeometrie; die Nenn- und Spitzendrehmomentwerte am Kupplungsort; den erwarteten Drehzahlbereich; die erforderliche Ausgleichsmöglichkeit für Winkel- und Radialversatz; Umgebungsbedingungen (Temperatur, Wasserkontakt, Chemikalienbelastung); alle relevanten Zertifizierungsanforderungen (CE-Kennzeichnung, Prüfstelle, Materialnorm); und Ihren gewünschten Liefertermin. Durch die Übermittlung dieser Informationen an [email protected] können unsere Anwendungsingenieure Ihnen in der Regel innerhalb von 48 Stunden eine Spezifikationsprüfung und ein Angebot erstellen.
Worin unterscheidet sich eine Zahnradkupplung von einer Scheibenkupplung bei Verwendung in einer TBM-Getriebeausgangswelle, und welche eignet sich besser für schwere Tunnelbauprojekte in Großbritannien?
Eine Scheibenkupplung überträgt das Drehmoment über ein Paket dünner, flexibler Metalllamellen, die sich bei Fluchtungsfehlern verformen und dabei Rückstellkräfte erzeugen, die proportional zum Grad des Fluchtungsfehlers sind. Bei Getriebeausgangsanwendungen von Tunnelbohrmaschinen (TBM) mit hohem Drehmoment und niedriger Drehzahl können die von einer Scheibenkupplung unter typischen TBM-Fugenbedingungen erzeugten Rückstellmomente das Getriebeausgangslager und den Innenring des Hauptlagers erheblich überlasten. Eine Zahnkupplung hingegen überträgt das Drehmoment über mehrere ineinandergreifende Zähne, die gegeneinander gleiten und so Fluchtungsfehler ausgleichen, ohne dabei zusätzliche Biegekräfte zu erzeugen. Bei britischen Schwertunnelbauprojekten, bei denen Getriebe und Hauptlager dynamischen Verformungen unter variierender Ortsbrustlast ausgesetzt sind, werden Zahnkupplungen von TBM-Konstrukteuren bevorzugt und von den führenden europäischen TBM-Herstellern standardmäßig spezifiziert.
Bereit für die Entwicklung eines zuverlässigeren TBM-Antriebs?
Die Getriebekupplungsspezialisten von Ever Power betreuen Tunnel- und Untertagebauprojekte in ganz Großbritannien, von Birmingham bis Edinburgh. Senden Sie uns Ihre technischen Anforderungen und Sie erhalten innerhalb von 48 Stunden ein vollständiges Angebot mit einem wettbewerbsfähigen Preis.
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bearbeitet von gzl