Giunti a ingranaggi nelle macchine perforatrici per gallerie: ingegneria dei sistemi di trasmissione per il boom delle costruzioni sotterranee nel Regno Unito.
Come i giunti a ingranaggi ad alta coppia stanno ridefinendo gli standard di affidabilità all'interno dei gruppi di azionamento delle teste di taglio delle TBM, dall'espansione della metropolitana di Birmingham ai programmi infrastrutturali preesistenti di Crossrail.
La realtà ingegneristica alla base dei sistemi di azionamento delle TBM
Le macchine perforatrici per gallerie rappresentano una delle applicazioni meccanicamente più impegnative nell'ingegneria civile e infrastrutturale moderna. Il sistema di trasmissione della testa di taglio di una TBM a fronte pieno deve trasmettere coppie in uscita che raggiungono regolarmente decine di migliaia di kilonewton-metri, forze che vanno ben oltre la portata dei giunti convenzionali. Nell'ambito dei progetti di estensione della metropolitana di Birmingham e lungo i corridoi sotterranei per i servizi pubblici in costruzione sotto il centro di Sheffield, la scelta del giunto di trasmissione da specificare tra motore e riduttore, e tra riduttore e cuscinetto principale, ha conseguenze dirette sui tempi di realizzazione, sugli intervalli di manutenzione e sui costi totali del ciclo di vita. Una specifica errata può bloccare lo scavo di una galleria per giorni, con costi a catena che ammontano a centinaia di migliaia di sterline per incidente. Il giunto scelto per queste posizioni non è un componente secondario. Si tratta di un elemento di trasmissione di potenza progettato con precisione, da cui dipende la fattibilità dell'intero ciclo di scavo.
Un giunto a ingranaggi funziona secondo il principio dell'ingranamento dei denti degli ingranaggi esterni e interni, tipicamente bombati sulla boccola esterna per compensare il disallineamento angolare senza carico sui bordi. Questa configurazione consente al giunto di tollerare la deviazione angolare dinamica che inevitabilmente si accumula quando una TBM percorre curve, reagisce alle variazioni geologiche della pressione sul fronte di scavo o subisce carichi asimmetrici del terreno durante la rotazione della testa di taglio. A differenza dei collegamenti flangiati rigidi, che trasferiscono ogni momento flettente transitorio direttamente ai cuscinetti dell'albero, un giunto a ingranaggi assorbe e disaccoppia questi carichi indesiderati, trasmettendo fedelmente la torsione, l'unico carico che i componenti a valle dovrebbero mai sopportare. Questa distinzione è fondamentale per spiegare perché i giunti a ingranaggi dominano la progettazione delle trasmissioni delle TBM a livello globale e perché le imprese edili del Regno Unito che si riforniscono di attrezzature per progetti in Inghilterra, Scozia e Galles tornano a questa tecnologia indipendentemente dal produttore della TBM.
Principio di funzionamento degli accoppiamenti a ingranaggi nelle trasmissioni ad alta coppia
Un giunto a ingranaggi è costituito da due mozzi, ciascuno con denti esterni, e da un manicotto con denti interni corrispondenti. In una configurazione standard a denti curvi (a bombatura), il profilo esterno di ciascun dente del mozzo è sagomato lungo un arco sferico anziché un'evolvente piatta. Questa bombatura consente al mozzo di inclinarsi all'interno del manicotto fino a 1,5 gradi – a volte anche di più nelle configurazioni per impieghi gravosi – mantenendo il pieno contatto dei denti su un'ampia superficie. Poiché le superfici dei denti rotolano anziché caricarsi sui bordi durante la deflessione angolare, la sollecitazione di Hertz rimane entro limiti accettabili e il film lubrificante viene preservato. Il risultato è un giunto in grado di gestire disallineamenti angolari prolungati, assorbire spostamenti assiali dovuti alla dilatazione termica e superare brevi momenti di carico combinato senza cedimenti per fatica. In un sistema di azionamento della testa di taglio di una TBM, dove tre, quattro o addirittura sei motori alimentano ciascuno il proprio riduttore epicicloidale e dove ogni riduttore deve mantenere una velocità sincronizzata su un albero principale comune, questa tolleranza di disallineamento non è un margine di sicurezza, ma una necessità operativa.
La lubrificazione è il fattore determinante per la durata di servizio dei giunti a ingranaggi, più di quasi ogni altra variabile. La maggior parte dei giunti a ingranaggi per TBM (Tunnel Boring Machine) funziona con grasso all'interno di un manicotto sigillato, utilizzando una guarnizione a labirinto o un tappo terminale con O-ring per impedire l'ingresso dell'atmosfera abrasiva e umida presente nel sottosuolo. Gli intervalli di rilubrificazione devono corrispondere al programma di manutenzione della TBM stessa, in genere ogni 300-500 ore di funzionamento in condizioni del terreno difficili. I modelli più performanti incorporano delle porte nella flangia del manicotto che consentono l'iniezione di grasso pressurizzato senza dover smontare il giunto. In un progetto di scavo per la metropolitana di Birmingham, dove l'accesso alla parte posteriore dei riduttori della testa di taglio durante una pausa di costruzione dell'anello è fortemente limitato, questa caratteristica da sola può ridurre di tre ore la finestra di manutenzione.
Materiali principali nella costruzione di giunti a ingranaggi per impieghi gravosi
Il limite prestazionale di qualsiasi giunto di ingranaggi è in definitiva determinato dalla scelta dei materiali effettuata in fase di progettazione. Per le applicazioni TBM (Tunnel Boring Machine), ovvero in ambienti caratterizzati da elevata coppia ciclica, vibrazioni, infiltrazioni di acqua sotterranea a temperature sotto zero e polveri di argilla o gesso chimicamente aggressive, la selezione dei materiali è una decisione ingegneristica con dirette conseguenze strutturali.
L'acciaio legato al cromo-molibdeno (grado europeo 42CrMo4, equivalente a SAE 4140) offre la combinazione di elevata resistenza alla trazione (tipicamente 900-1100 MPa dopo tempra e rinvenimento), buona resistenza alla fatica ed eccellente capacità di indurimento a cuore, necessarie per i denti del mozzo che operano sotto carichi di flessione ciclici. La cementazione a HRC 58-62 sui fianchi del dente garantisce resistenza all'usura superficiale, preservando al contempo un nucleo tenace e duttile che resiste ai carichi d'urto derivanti da improvvise inversioni di coppia, un evento realistico quando una fresa a disco TBM incontra un'inclusione di roccia dura in un terreno misto.
La boccola sostiene i denti dell'ingranaggio interno e deve mantenere la stabilità dimensionale sotto i carichi combinati di flessione e torsione durante il funzionamento a coppia massima. Acciai da cementazione come il 20CrMnTi raggiungono profondità di cementazione di 0,8-1,6 mm e una durezza superficiale di HRC 58-63, con una durezza del nucleo di HRC 33-38 che costituisce l'ossatura strutturale. Questo profilo di durezza a gradiente si adatta perfettamente alla distribuzione del carico sul fianco del dente: elevata durezza nella zona di contatto per la resistenza all'usura, nucleo più morbido per l'assorbimento di energia. Le boccole flangiate sono spesso prodotte in due semigusci fissati da bulloni di precisione ad alta resistenza (grado 10.9), che consentono l'installazione e la rimozione senza alterare l'allineamento dell'albero.
Le guarnizioni O-ring e i fermi a labirinto devono resistere alla contaminazione da acque sotterranee, ai grassi contenenti basi di sapone di litio o di calcio e alle oscillazioni di temperatura tra la temperatura ambiente e il calore generato dal funzionamento continuo alla coppia nominale. La gomma nitrile-butadiene (NBR) soddisfa la maggior parte delle condizioni di scavo in galleria nel Regno Unito, con un intervallo di temperatura di esercizio da -40 °C a +120 °C. Laddove il lubrificante contenga oli base esteri o sintetici selezionati per i loro additivi per pressioni estreme, vengono specificate guarnizioni in elastomero fluorocarbonico (FKM/Viton) per prevenire l'estrusione della guarnizione indotta dal rigonfiamento. Le piastre di ritegno in acciaio inossidabile 316L offrono resistenza alla corrosione nell'ambiente umido e salino tipico delle gallerie in roccia calcarea, come quelle che si trovano nell'Inghilterra meridionale e nel corridoio del Tamigi.
Principali vantaggi tecnici degli accoppiamenti a ingranaggi nelle applicazioni TBM
I giunti a ingranaggi trasmettono una coppia per unità di diametro esterno superiore a praticamente qualsiasi altro tipo di giunto flessibile. Per le trasmissioni principali delle TBM, dove l'ingombro radiale è limitato dall'alloggiamento del cuscinetto principale, questo vantaggio in termini di densità si traduce direttamente in fattibilità progettuale. Un giunto a ingranaggi per una TBM di 6 m di diametro può trasmettere coppie di picco superiori a 2.500 kN·m pur rientrando in un diametro interno di 600-900 mm, cosa impossibile con giunti a disco o a ganasce elastomerici di diametro equivalente.
La geometria bombata dei denti consente un disallineamento angolare sostenuto di 0,5°–1,5° per elemento di accoppiamento, con un'accettazione massima fino a 2° per brevi periodi. In una trasmissione TBM in cui l'allineamento motore-riduttore è inizialmente impostato entro 0,05 mm ma varia a causa della dilatazione termica e della flessione strutturale indotta dallo scavo, questa tolleranza integrata impedisce cicli di sovraccarico dei cuscinetti che altrimenti si accumulerebbero causando la scheggiatura prematura degli elementi volventi del cuscinetto principale.
Poiché l'ingranamento degli ingranaggi è essenzialmente rigido alla torsione, i giunti a ingranaggi non introducono la cedevolezza torsionale che gli elementi elastomerici aggiungono ai sistemi di trasmissione. Questa rigidità rappresenta un vantaggio nelle applicazioni TBM, dove i motori a frequenza variabile richiedono una precisa sincronizzazione della velocità tra più azionamenti in parallelo. La risonanza torsionale, un rischio nei sistemi che combinano una grande inerzia rotazionale con giunti flessibili, viene di fatto eliminata.
I moderni giunti a ingranaggi sigillati con ingrassatori pressurizzati offrono intervalli di manutenzione di oltre 2.000 ore di funzionamento in ambienti puliti e controllati e di 300-500 ore nell'atmosfera umida e contaminata di una galleria in fase di scavo. La possibilità di iniettare grasso senza smontare il giunto riduce i tempi di fermo per manutenzione programmata fino a 70% rispetto ai giunti a ingranaggi scomponibili che richiedono la rimozione completa del manicotto e una nuova ispezione.
Le testate di taglio delle TBM sono soggette a variazioni cicliche di coppia ad ogni giro completo: ad ogni innesto e rilascio del disco di taglio, la coppia fluttua di 15–40% rispetto al valore medio. Gli accoppiamenti a ingranaggi, con i loro profili dentati bombati e cementati che operano sotto un film lubrificante EHD, sono progettati per una durata a fatica superiore a 10^8 cicli di carico alla coppia nominale consentita, risultando compatibili con gli obiettivi di durata di progetto di 30.000–50.000 ore ora standard per le TBM per infrastrutture nel Regno Unito.
Scenario applicativo: Gruppo di azionamento della testa di taglio per fresa a tunnel
La fresa meccanica per gallerie rappresenta il ciclo di lavoro più estremo nell'ingegneria delle trasmissioni di energia. I diametri delle teste di taglio nei progetti di infrastrutture urbane del Regno Unito variano tipicamente da 3,5 m per i micro-tunnel di servizio sotto la rete di trasporto di Sheffield a 9,7 m per le gallerie di grande diametro dei sistemi fognari e degli ampliamenti della rete idrica di Londra. Indipendentemente dal diametro della macchina, l'architettura di azionamento fondamentale rimane la stessa: più motori elettrici a frequenza variabile, in genere da quattro a dodici unità, azionano ciascuno un riduttore epicicloidale dedicato. Il riduttore epicicloidale riduce la velocità del motore (tipicamente 1.450-2.960 giri/min) a una velocità intermedia dell'albero compresa tra 8 e 35 giri/min, generando la coppia necessaria alla testa di taglio sull'albero principale.
In questo sistema di trasmissione, i giunti a ingranaggi si trovano in due posizioni critiche. Il collegamento tra motore e riduttore deve compensare la dilatazione termica di entrambi i componenti, trasmettendo al contempo la coppia nominale del motore senza trasferire momenti flettenti all'albero motore o al pignone di ingresso del riduttore. In un motore standard da 315 kW che aziona un riduttore epicicloidale a due stadi, la coppia nominale del motore sul giunto è di circa 2.100 N·m a 1.450 giri/min, un valore ampiamente compatibile con un giunto a ingranaggi di medio diametro. Tuttavia, il fattore di shock dovuto alla corrente di spunto del motore e alle irregolarità del terreno richiede un fattore di servizio pari o superiore a 2,5 nella scelta della coppia nominale del giunto. La seconda posizione del giunto, tra la flangia di uscita del riduttore epicicloidale e il pignone di trasmissione della corona dentata del cuscinetto principale, sopporta l'intera coppia amplificata dello stadio epicicloidale (nell'intervallo 800-2.500 kN·m a seconda delle dimensioni della macchina) e deve contemporaneamente assorbire il disallineamento derivante dalla flessione della struttura di supporto della testa di taglio indotta dall'assestamento durante lo scavo continuo.
Le imprese edili e gli ingegneri specializzati in gallerie del Regno Unito, impegnati in progetti come il Tideway Tunnel di Londra, le estensioni della metropolitana di Manchester o i tunnel di ammodernamento della linea Waverley di Edimburgo, si trovano ad affrontare un'ulteriore complessità: la variabilità delle condizioni del terreno. La geologia britannica presenta rapide transizioni: gesso, argilla londinese, argillite di Mercia, calcare carbonifero e arenaria possono essere incontrati all'interno di un singolo tratto di scavo. Ogni transizione produce un brusco cambiamento nella resistenza del fronte di scavo, che il sistema di azionamento della testa di taglio deve assorbire senza bloccarsi o sovraccaricarsi. La capacità del giunto di trasmissione di gestire brevi picchi di sovraccarico (alcuni modelli consentono una coppia pari a 2,0 volte la coppia nominale per durate transitorie inferiori a 30 secondi) fornisce al sistema un cuscinetto di coppia che impedisce l'arresto del motore e preserva i componenti interni del riduttore epicicloidale. Questa caratteristica è particolarmente apprezzata dagli ingegneri di progetto delle imprese specializzate in gallerie con sede nelle Midlands e lungo il corridoio della M62, dove i dati delle indagini geognostiche sono spesso incompleti e le sorprese geologiche rappresentano un rischio operativo concreto.
Tabella di riferimento dei parametri tecnici e prestazionali del prodotto
La tabella seguente riporta i principali parametri ingegneristici per gli accoppiamenti a ingranaggi applicati alle TBM e agli azionamenti industriali per impieghi gravosi. Tutti i valori di coppia si riferiscono ai valori nominali al disallineamento angolare indicato. La capacità di picco (sovraccarico) raggiunge tipicamente 150–200 lTP4T del valore nominale per durate transitorie non superiori a 30 secondi.
| Parametro | Impiegati leggeri (Motore-GBX) | Uso medio (trasmissione a pignone) | Albero principale per impieghi gravosi |
|---|---|---|---|
| Coppia nominale (kN·m) | 0,5 – 25 | 25 – 500 | 500 – 5.000+ |
| Disallineamento angolare massimo | 1,5° | 1,0° | 0,5° – 1,0° |
| Velocità massima (RPM) | Fino a 3.600 | Fino a 1.500 | Fino a 250 |
| Gamma di alesaggio (mm) | 20 – 160 | 80 – 400 | 200 – 900 |
| Materiale del mozzo | 42CrMo4 / C45E | 42CrMo4 Q&T | 42CrMo4 / 34CrNiMo6 |
| Durezza della superficie del dente | HRC 52 – 58 | HRC 58 – 62 | HRC 58 – 63 |
| Tipo di lubrificazione | Sigillato con grasso | Nebbia di grasso/olio | Olio/grasso forzato |
| Intervallo di temperatura di funzionamento (°C) | da -20 a +100 | da -20 a +120 | da -30 a +130 |
| Spostamento assiale (mm) | ±1 – ±3 | ±2 – ±6 | ±4 – ±12 |
| Norma applicabile | ISO 14691 / GB/T 7507 | ISO 14691 / DIN 740 | Specifiche del cliente / ISO 14691 |
Ulteriori scenari di applicazione industriale in cui i giunti a ingranaggi eccellono
Sebbene l'azionamento della testa di taglio della TBM rappresenti l'applicazione più impegnativa, i giunti a ingranaggi trovano impiego in un'ampia gamma di settori dell'industria pesante del Regno Unito. I laminatoi di acciaio di Sheffield e Rotherham utilizzano giunti a ingranaggi in ogni fase del processo di laminazione – laminatoi di sgrossatura, intermedi e di finitura – dove la combinazione di elevata coppia di laminazione, frequenti inversioni durante la laminazione di rottura e l'ambiente termico della lavorazione del metallo caldo richiedono proprio le caratteristiche di materiale e geometria descritte in precedenza. Nelle specifiche degli azionamenti dei rulli vengono regolarmente applicati fattori di servizio compresi tra 2,5 e 3,5, a testimonianza della gravità degli incidenti dovuti a scavo e del costo dei fermi macchina imprevisti in un ambiente di produzione continua.
Nell'industria del cemento e degli aggregati, entrambi settori significativi nei distretti manifatturieri dello Yorkshire e del Lancashire, i giunti a ingranaggi collegano i motori principali di azionamento ai pignoni degli ingranaggi cilindrici dei mulini a tubi orizzontali e dei mulini a rulli verticali. Queste applicazioni combinano una coppia molto elevata con una velocità di rotazione estremamente bassa (1,5-5 giri/min per i grandi mulini a tubi), rendendo la rigidità torsionale del giunto un vantaggio nel prevenire l'avvolgimento torsionale che potrebbe altrimenti causare instabilità di tipo "surge" nel circuito di macinazione. Le applicazioni marine e offshore intorno ai porti di Glasgow, Hull e Southampton utilizzano giunti a ingranaggi nelle linee degli alberi di propulsione, dove sia la tolleranza al disallineamento angolare sia la capacità di trasmettere la coppia sostenuta di un grande motore diesel o a turbina a gas attraverso un sistema di alberi termicamente dilatante sono essenziali per un funzionamento affidabile e a bassa manutenzione delle imbarcazioni.
La produzione di energia continua a rappresentare un mercato considerevole per i giunti a ingranaggi per impieghi gravosi in tutto il Regno Unito. I generatori a turbina a gas, sia negli impianti a ciclo combinato (CCGT) che nelle unità di picco, sempre più spesso installate insieme a sistemi di accumulo a batteria, utilizzano giunti a ingranaggi per collegare l'albero di uscita della turbina all'ingresso del riduttore e l'uscita del riduttore al rotore del generatore. Le condizioni operative in questa posizione richiedono che il giunto resista all'ambiente ad alta temperatura adiacente allo scarico della turbina, trasmetta coppie nominali del generatore comprese tra 500 e 3.500 kN·m e sopporti la significativa differenza di dilatazione termica tra turbina e generatore durante un avviamento a freddo o un rapido cambiamento di carico. I giunti a ingranaggi progettati secondo gli standard EN/ISO per applicazioni con turbine a gas incorporano in genere ingranaggi dentati lubrificati a olio con tenuta a labirinto e sono classificati in base al bilanciamento secondo la norma ISO 1940 Grado G2.5 per prevenire contributi di vibrazione alle velocità critiche del rotore.
Ever Power: Ingegneria di precisione e personalizzazione per giunti a ingranaggi per TBM e industria pesante
Ever Power gestisce un impianto dedicato alla produzione di giunti di precisione, con fresatura CNC, rettifica di profili, misurazione a coordinate e trattamento termico, tutto sotto lo stesso tetto. Questo modello di produzione integrato è alla base della nostra capacità di fornire giunti a ingranaggi completamente personalizzati, dalla revisione del disegno concettuale al prodotto finito e testato, senza dover ricorrere a subappalti per la fresatura degli ingranaggi o a trattamenti termici di terze parti che introdurrebbero variabili di qualità incontrollate. I clienti del Regno Unito nei settori delle gallerie, dell'acciaio e della produzione di energia si presentano regolarmente con requisiti prestazionali che esulano dalle gamme standard di catalogo: un appaltatore di TBM potrebbe aver bisogno di una boccola flangiata in due varianti di interasse dei bulloni per adattarsi sia alla flangia del produttore del riduttore che all'interfaccia del produttore del cuscinetto principale, con tolleranze ristrette sulla concentricità della superficie flangiata che non possono essere ottenute con componenti standard a catalogo.
La capacità di personalizzazione di Ever Power risponde proprio a queste esigenze. Il nostro team di progettazione esamina i disegni dell'albero del cliente, i rapporti di trasmissione, i cicli di lavoro della coppia e le condizioni di esposizione ambientale prima di proporre una specifica per l'accoppiamento. Modulo del dente, numero di denti, raggio di bombatura, dimensioni del foro, geometria della sede della chiavetta e schema di foratura della flangia possono essere tutti modificati entro i limiti della nostra produzione standard. I profili dei denti degli ingranaggi vengono generati su centri di rettifica CNC a cinque assi in grado di raggiungere la precisione dei denti DIN 3965 Classe 6, il grado richiesto per gli accoppiamenti a ingranaggi che operano a velocità superficiali superiori a 8 m/s in posizioni di azionamento critiche. La rettifica del profilo elimina la distorsione introdotta dal trattamento termico di tempra a cuore, garantendo che la forma del dente, così come consegnata, corrisponda esattamente all'intento progettuale. L'ispezione dimensionale tramite un sistema CMM Zeiss Gear Pro conferma il profilo del dente, l'angolo di elica, la precisione del passo e la rugosità superficiale con una ripetibilità superiore a 0,002 mm prima che qualsiasi componente venga rilasciato per l'assemblaggio.
Per le imprese di scavo di gallerie del Regno Unito che lavorano con scadenze rigide, l'affidabilità della catena di approvvigionamento è fondamentale quanto la qualità del prodotto. Ever Power mantiene scorte di sicurezza di billette di materia prima nelle leghe più comuni — 42CrMo4, 20CrMnTi, 34CrNiMo6 — per evitare ritardi nelle consegne dovuti all'approvvigionamento da parte degli acciaierie. Il nostro tempo di consegna standard per giunti a ingranaggi personalizzati con coppia compresa tra 50 e 500 kN·m è di 3-5 settimane dall'approvazione del disegno, e manteniamo un servizio di produzione rapida per i pezzi di ricambio di emergenza con tempi di consegna di 7-10 giorni per gli ordini confermati. I project manager del Regno Unito che lavorano su gallerie attive hanno riscontrato che questo tempo di risposta è cruciale quando un guasto imprevisto a un giunto minaccia di ritardare il programma di un contratto con scadenze stringenti.
Prodotti di accoppiamento in evidenza di Ever Power
Il giunto a molla serpentina serie JSA offre un eccellente assorbimento degli urti e flessibilità torsionale grazie al suo elemento a molla serpentina ad incastro. Progettato per azionamenti industriali di media portata, inclusi sistemi di trasporto, compressori e pompe, la serie JSA gestisce disallineamenti radiali e angolari proteggendo al contempo le apparecchiature collegate dalle coppie d'impatto. Il suo design con mozzo scomponibile facilita l'installazione in spazi ristretti, un vantaggio fondamentale per gli interventi di ammodernamento degli impianti nel Regno Unito, dove l'accesso è limitato. Disponibile in una gamma di materiali per la griglia e valori nominali delle molle per adattarsi al ciclo di lavoro specifico della vostra applicazione.
Il giunto universale serie SWC è progettato per applicazioni in cui un significativo disallineamento angolare tra gli alberi collegati rappresenta una condizione di progetto permanente, piuttosto che un evento transitorio. Grazie al principio del giunto cardanico, con forcelle lavorate con precisione e giunzioni a rullini sigillate, la serie SWC è in grado di gestire angoli di intersezione fino a 35°, rappresentando la soluzione ideale per azionamenti di mandrini di laminatoi, azionamenti di alimentazione di estrusori e sistemi di movimentazione materiali in cui non è possibile garantire il parallelismo degli alberi. I materiali delle forcelle e delle giunzioni sono selezionati tra acciai legati con durezza superficiale adeguata alla coppia e alla velocità nominali, e sono disponibili diverse opzioni di diametro interno e configurazione delle flange per una diretta intercambiabilità con le apparecchiature esistenti.
Tunnel di scarico delle acque reflue di Manchester: eliminazione dei tempi di inattività imprevisti grazie alla sostituzione di precisione dei giunti degli ingranaggi.
Un'importante impresa di ingegneria civile con sede a Manchester era impegnata da otto settimane nella costruzione di una galleria di scarico delle acque reflue lunga 2,4 km sotto la periferia settentrionale della città, quando un'ispezione programmata ha rivelato una grave usura sull'accoppiamento tra il motore e il riduttore dell'unità motrice numero tre di un sistema di fresa a sei motori. La TBM (Tunnel Boring Machine) EPB (Earth Pressure Balance) del diametro di 8,3 m operava in un terreno misto alluvionale e arenario, e inclusioni dure intermittenti avevano generato picchi di coppia ben superiori alla capacità di esercizio originariamente prevista per l'accoppiamento. L'accoppiamento usurato aveva sviluppato un gioco misurabile e introduceva vibrazioni torsionali che minacciavano l'usura dei cuscinetti sia del motore di azionamento che dello stadio di ingresso del riduttore epicicloidale.
Il team di progetto ha contattato Ever Power fornendo i disegni dell'albero e della flangia e una descrizione completa del ciclo di lavoro. Il nostro team di ingegneri ha esaminato le specifiche originali, ricalcolato il fattore di servizio richiesto in base alle effettive condizioni del terreno riscontrate durante lo scavo e raccomandato un giunto migliorato con un aumento della coppia nominale di 35%, un raggio di bombatura dei denti rivisto per meglio adattarsi alla deflessione angolare misurata sotto carico e guarnizioni in FKM in sostituzione delle unità NBR originali, adatte al lubrificante sintetico utilizzato sulla TBM. Il giunto di ricambio è stato fabbricato, trattato termicamente, rettificato e ispezionato dimensionalmente entro nove giorni lavorativi dall'ordine e spedito in cantiere a Manchester per una pausa di manutenzione programmata per la costruzione dell'anello.
A seguito dell'installazione e del riallineamento, l'unità di azionamento è tornata in servizio senza ulteriori problemi di accoppiamento per i restanti 1,6 km della galleria. L'ispezione post-progetto ha confermato che l'usura dei denti dell'accoppiamento di ricambio rientrava nei primi 15% della vita utile prevista, convalidando la specifica rivista. Il team di progetto non ha segnalato ulteriori fermi macchina correlati all'accoppiamento e ha attribuito un risparmio di circa tre settimane di programma all'identificazione, alla specifica e alla fornitura tempestiva dell'accoppiamento a ingranaggi di ricambio corretto.
"La coppia di serraggio rivista specificata da Ever Power per il nostro giunto di ricambio si è rivelata corretta fin dal primo giro. Nessun gioco, nessuna vibrazione e abbiamo completato l'installazione senza ulteriori problemi al giunto. Il loro team di ingegneri ha compreso perfettamente cosa stava accadendo nella nostra trasmissione grazie ai dati del ciclo di lavoro che abbiamo fornito."
"Nove giorni lavorativi dall'ordine alla consegna per un giunto di dimensioni personalizzate sono davvero impressionanti. Altri fornitori ci avevano preventivato tempi di consegna di sei-otto settimane per lo stesso componente. La capacità di produzione express di Ever Power ha fatto la differenza tra un ritardo di tre settimane e una pausa di manutenzione programmata di nove giorni. Questa è la realtà commerciale in un contratto attivo."
"Abbiamo collaborato con Ever Power per la sostituzione degli ingranaggi di trasmissione dei mandrini del nostro laminatoio a Sheffield e ora anche per le nostre attrezzature per lo scavo di gallerie. La costante qualità del prodotto – precisione dei denti, finitura superficiale, integrità delle guarnizioni – è il motivo per cui continuiamo a sceglierli. I loro report di ispezione CMM ci forniscono la tracciabilità richiesta dal nostro sistema di qualità, senza che dobbiamo sollecitare la documentazione."
Domande frequenti — Giunti a ingranaggi per TBM e applicazioni industriali pesanti nel Regno Unito
Pronti a scegliere il giunto di trasmissione più adatto per il vostro prossimo progetto nel Regno Unito?
Che si tratti di specificare un giunto a ingranaggi per un nuovo motore TBM, di sostituire giunti usurati in una galleria attiva a Birmingham o Manchester, o di revisionare la trasmissione del vostro laminatoio a Sheffield, il team di ingegneri di Ever Power è a vostra disposizione per fornire supporto tecnico e un preventivo dettagliato. Condividete con noi i disegni dell'albero, i requisiti di coppia e le date di programma e vi risponderemo entro un giorno lavorativo.