Промислова передача енергії · Інженерія у Великій Британії
Зубчасті муфти в тунелепрохідницьких машинах: інженерна точність для підземної інфраструктури Великої Британії
Від Crossrail до тунелю Thames Tideway, відродження підземного будівництва у Великій Британії вимагає приводних компонентів, спроектованих таким чином, щоб витримувати надзвичайні крутні навантаження, перекіс та безперервні робочі цикли. Зубчасті муфти є механічним серцем кожної тунелепрохідницької машини, а їхня специфікація визначає різницю між успіхом проекту та дорогим простоєм.
Як працюють зубчасті муфти всередині трансмісії TBM
Основні матеріали у виробництві прецизійних зубчастих муфт
Легована сталь (42CrMo4 / EN19T)
Зубчасті маточини та зовнішні втулки надміцних зубчастих муфт, призначених для головних приводів TBM, переважно куються з хромомолібденової легованої сталі, зазвичай відповідної класу 42CrMo4 стандарту EN 10083 — специфікації, добре знайомої британським та європейським металургійним постачальникам. Після чорнової обробки компоненти проходять термічну обробку гартуванням та відпуском для досягнення міцності на розрив серцевини в діапазоні 900–1100 МПа, а потім індукційне гартування поверхні зуба до значень твердості поверхні 50–58 HRC. Ця комбінація забезпечує зубцям шестерень виняткову стійкість до втоми при циклічних змінах крутного моменту, які виникають, коли різальна головка TBM стикається з чергуванням шарів твердої породи та м'якого заповнювача. Субпідрядники точного машинобудування Шеффілда, які мають великий досвід у поковках оборонного та енергетичного секторів, мають хороші можливості для постачання сировини для виробництва високоякісних зубчастих муфт відповідно до цих стандартів.
Цементована сталь (20CrMnTi)
Для муфт допоміжного приводу середнього діапазону, таких як ті, що з'єднують привід шнекового конвеєра або двигун обертання сегментного монтажника, карбюризовані та загартовані сталі забезпечують економічно ефективний баланс міцного, ударостійкого ядра з надзвичайно твердою, зносостійкою поверхнею зуба. Цементація вводить додатковий вуглець у поверхневий шар зуба на глибину 0,8–1,5 мм, створюючи градієнт твердості від приблизно 60 HRC на поверхні до м'якшої основи під нею. Це запобігає крихкому руйнуванню від загартування, водночас захищаючи від адгезійних та абразивних механізмів зношування, які домінують у слабо змащених або забруднених умовах експлуатації, що є реальною проблемою в середовищах шовного фронту, що виникають під час проходки тунелів у м'якому ґрунті Лондона, де майже гарантовано потрапляння ґрунтових вод.
Дуплексна нержавіюча сталь
Там, де приводи TBM працюють у прибережних або припливних зонах — як це спостерігається в проектах переходу через естуарій Темзи та роботах з будівництва морських кабельних тунелів, пов'язаних з вітровою енергетикою, навколо Східної Англії — муфти, виготовлені з дуплексних або супердуплексних марок нержавіючої сталі (UNS S32205, S32750), забезпечують значно кращу стійкість до точкової та щілинної корозії в ґрунтових водах, насичених хлоридами. Хоча дуплексна нержавіюча сталь дорожча за кілограм, ніж легована сталь, і створює більші труднощі під час прецизійної обробки зубів зубчастих передач, її усунення механізмів поверхневої корозії, які викликають втомні тріщини у звичайних сталях, часто виправдовує премію за активи, які залишатимуться під землею та будуть значною мірою недоступними протягом терміну експлуатації інфраструктури.
Ковкий чавун (GGG-70 / EN-GJS-700-2)
Фланцеві торцеві кришки, оглядові пробки та компоненти корпусу, що не передають крутний момент, часто виготовляються з чавуну зі сфероїдальним графітом марки GJS-700-2 за стандартом EN 1563. Ковкий чавун поєднує переваги ливарності та оброблюваності сірого чавуну з міцністю на розрив 700 МПа та подовженням при розриві щонайменше 2%, забезпечуючи достатню в'язкість для витримування ударних навантажень, що передаються на конструкції корпусу під час перешкод ріжучої головки об землю. Його перевага у вартості порівняно зі сталевим куванням для складних компонентів, що мають майже сітчасту форму, робить його стандартним вибором для з'єднання зовнішніх барабанів, де геометрія була б надмірно дорогою для обробки із заготовки.
Технічні переваги зубчастих муфт для приводів TBM
Технічні та експлуатаційні параметри продукту
| Параметр | Стандартний діапазон | Важка / TBM серія | Одиниця / Примітка |
|---|---|---|---|
| Номінальний крутний момент | 50 – 5000 | 5 000 – 50 000+ | кНм |
| Піковий крутний момент (2× номінальний) | До 10 000 | До 100 000+ | кНм (миттєвий) |
| Кутове зміщення | До 1,5° | До 3° (подвійний) | На півмуфти |
| Радіальне зміщення | 0,2 – 2,0 | 2.0 – 6.0 | мм |
| Максимальна швидкість | 100 – 3000 | 5 – 500 | об/хв (низька швидкість, високий крутний момент) |
| Матеріал маточини | 42CrMo4 / 20CrMnTi | 42CrMo4 / S32205 | Термооброблена легована сталь |
| Твердість поверхні (зуби) | 48 – 55 HRC | 50 – 58 HRC | Індукційне загартування |
| Профіль зуба | Евольвентний, увінчаний | Евольвентна, бочкоподібна | Типовий кут тиску 20° |
| Тип змащення | Мастило (NLGI 2) | Li-Complex / Синтетичний EP | Герметичний картридж або маслянка |
| Робоча температура | від -20 до +80 °C | від -30 до +120 °C | Залежно від ущільнення / класу мастила |
| Діапазон діаметрів отвору | 20 – 260 мм | 260 – 1200 мм | Спеціальна шпонкова, шліцьова або термоусадочна посадка |
| Балансувальний клас | G6.3 | G2.5 (динамічний) | Згідно з ISO 21940-11 |
| Осьовий хід | ±2 – ±10 мм | ±10 – ±50 мм | Між зовнішніми рукавами |


Сценарії застосування: Зубчасті муфти в системах тунелепрохідницьких машин
Сценарій 1: Головний привід ріжучої головки — з'єднання двигуна з коробкою передач
Ріжуча головка різального верстату великого діаметра живиться від масиву електродвигунів — зазвичай від чотирьох до шістнадцяти приводних блоків, розташованих по колу кільця головного приводу — кожен з яких з'єднаний через планетарний редуктор із шестернею, що входить у зачеплення з зубчастим вінцем на головному підшипнику. Між кожним вихідним валом електродвигуна та відповідним вхідним валом редуктора розташована зубчаста муфта, яка компенсує крутильні та несоосні навантаження, що виникають через виробничі допуски у фланцях кріплення приводу, різницю в температурному розростанні між рамою двигуна та корпусом редуктора, а також вібрацію, що передається назад через зубчасту передачу, коли різальна головка стикається з твердими включеннями або переходить від м'якої до твердої геології. У репрезентативному різальному верстаті діаметром 8,8 метра, типовому для тих, що використовуються в проекті Tideway, кожен з дванадцяти головних приводних двигунів генерує приблизно 315 кВт при 1500 об/хв, що робить муфту на цьому інтерфейсі відповідальною за надійну передачу крутного моменту в діапазоні 2000–3200 Нм на один двигун за нормальних умов різання, з піками, що в кілька разів перевищують це значення, коли відбуваються випадки зупинки різальної головки. Здатність зубчастої муфти витримувати ці піки крутного моменту без накопичення втоми — на відміну від дискових або кулачкових муфт, які можуть розшаровуватися або розтріскуватися гумою при багаторазовому перевантаженні — робить її стандартним вибором для цієї позиції в трансмісії.
Сценарій 2: З'єднання виходу коробки передач із з'єднанням шестерні корінного підшипника
Друге критичне положення, де з'являються зубчасті муфти в приводах TBM, знаходиться між вихідним валом кожного планетарного редуктора та ведучою шестернею, яка входить у зачеплення з вінцевим зубчастим колесом головного підшипника. У цій точці трансмісії швидкість обертання зменшується приблизно до 8–25 об/хв, а крутний момент збільшується передавальним числом коробки передач — часто від 60:1 до 100:1 — що призводить до крутних моментів на валу шестерні, які можуть досягати 20 000–40 000 кНм на машинах великого діаметра. Зубчаста муфта в цьому місці сполучення повинна не тільки передавати цей величезний крутний момент, але й враховувати відносне зміщення між центральною лінією вихідного вала коробки передач та центральною лінією валу шестерні, яке виникає, коли важкий основний підшипник та вузол ріжучої головки прогинаються під дією чистого навантаження на торець ріжучої головки, яке в умовах твердих порід може досягати 15 000–25 000 кН у напрямку осі. Зубчасті муфти з подвійним зачепленням та плаваючим проміжним валом зазвичай використовуються саме тому, що вони дозволяють розташувати два з'єднувальні вали непаралельно, не викликаючи згинальних моментів, достатньо великих для пошкодження вихідних підшипників коробки передач — форма захисту, яка стає критично важливою в таких проектах, як прокладання тунелю HS2 через крейдяний пласт Chiltern, де навантаження на основні підшипники значно змінюються, коли машина стикається з крем'яними конкреціями.
Сценарій 4: Привід шламового насоса в шламових захисних шламових насосах
Шламові захисні насоси для бентонітового шламу — кращий вибір для тунелювання під високим тиском ґрунтових вод, таких як роботи під річкою Темза або підводні ділянки тунелів, що з'єднують морські установки навколо естуарію Хамбер — використовують відцентрові насоси високого тиску для циркуляції бентонітового шламу до та з робочого фронту різця. Ці шламові насоси працюють безперервно під тиском до 10 бар та швидкістю потоку в сотні кубічних метрів на годину, приводячи в рух через тісно з'єднані конструкції двигун-редуктор-насос. Зчеплення між редуктором насоса та валом насоса повинно витримувати пускові крутні моменти, що виникають, коли насос набирає швидкість проти зарядженого шламового контуру — крутні моменти, які можуть досягати трьох-чотирьох разів перевищувати стаціонарне робоче значення — одночасно компенсуючи незначне зміщення вала, яке виникає, коли корпус насоса деформується під внутрішнім тиском. Зубчасті муфти чудово справляються з цією роллю, оскільки вони підтримують повну крутний момент у всьому діапазоні зміщення без взаємодії жорсткості та зміщення, яка призводить до різкого збільшення радіальних навантажень на підшипники в дискових або діафрагмових муфтах, коли вали не ідеально вирівняні.
Сценарій 5: Резервний поїзний конвеєр та приводи сегментних кранів
За основним корпусом щита резервний поїзд TBM — серія причіпних порталів, що простягаються на 80–300 метрів у завершений тунель — перевозить допоміжне обладнання, яке є таким же важливим для виробничих показників, як і сама різальна головка. Конвеєрні системи для видалення шламу, системи подачі сегментів, змішувачі розчину та мостові крани для обробки сегментів містять обертові приводні системи, де зубчасті муфти забезпечують механічний зв'язок між двигунами та веденими елементами. Робоче середовище тут менш екстремальне, ніж на вибої, але вимога до тривалого терміну служби без доступу для технічного обслуговування є не менш суворою; резервний поїзд працює безперервно протягом змін, а муфти повинні витримувати динамічні навантаження, що виникають, коли причіпні портали згинаються над збірними кільцевими сегментами бетону, що утворюють облицювання тунелю. Для менших приводних робіт на резервному поїзді легші зубчасті муфти серії JSA зі змійчастою пружиною пропонують практичне рішення, де характерна висока гнучкість пружин поглинає невеликі удари від обробки сегментів, не передаючи їх на підшипники коробки передач.
Ever Power: Точне виробництво та налаштування приводних муфт TBM
Можливості налаштування
Спеціальні радіуси загострення зубців для екстремальних умов неспіввісності · Спеціальні ущільнювальні механізми для занурених середовищ або середовищ під тиском · Роздільна зовнішня втулка для встановлення на місці без демонтажу вала · Нестандартні фланцеві розгалуження та болтові схеми, що відповідають інтерфейсам коробки передач виробника виробника · Зовнішні барабани з неіскрового сплаву, що відповідають вимогам ATEX, для використання в тунелях у вибухонебезпечних зонах
Якість та сертифікація
Управління якістю ISO 9001:2015 · Повна відстежуваність матеріалів EN 10204 3.1 · Доступні вузли з маркуванням CE · Забезпечується перевірка третьою стороною (Lloyd's, Bureau Veritas, SGS) · Звіти про розміри та сертифікати випробувань складання надаються з кожною партією
Готові обговорити специфікацію вашої муфти TBM? Зверніться до нашої інженерної команди для отримання детальної технічної пропозиції.
Історія успіху клієнта: Водопровідна інфраструктура Мідлендса — розширення кільцевої магістралі Ковентрі
Тематичне дослідження · Ковентрі, Західний Мідлендс · Водна інфраструктура · 2024
Велике регіональне водоканал, що працює в Ковентрі та ширшому Західному Мідлендсі, замовило розширення магістралі для питної води, що вимагало 3,2 кілометра нового тунелю глибиною 24 метри через комбінацію мерсійського аргіліту та юрського вапняку. Проект передбачав використання бурової установки з балансуванням тиску ґрунту з діаметром різання 3,6 метра, що працює від восьми головних приводних двигунів потужністю 185 кВт кожен та передавальним числом коробки передач 82:1, що призвело до досягнення крутного моменту різальної головки 18 500 кНм у складних геологічних умовах.
Початкове обладнання передбачало стандартні муфти з дисковим пакетом на стику двигуна та редуктора. Після восьми тижнів проходки тунелю на двох із восьми муфт спостерігалися втомні тріщини в дисковому пакеті, що пояснюється поєднанням частих змін крутного моменту, коли напрямок обертання фрези короткочасно змінювався на протилежний для усунення засмічень, а також кутового зміщення вала в трьох положеннях приводу, яке перевищувало номінальну вантажопідйомність дискового пакета приблизно на 401 TP4T. Підрядник зв'язався з Ever Power після того, як їхній інженер проекту з Великої Британії визначив наш асортимент зубчастих муфт шляхом пошуку компонентів трансмісії великого постачання з Великої Британії.
Команда Ever Power з розробки додатків провела дистанційний огляд трансмісії, використовуючи технічні характеристики двигуна та коробки передач підрядника, який був завершений за сорок вісім годин. Ми запропонували комплект з восьми зубчастих муфт з одним зачепленням та зубчастою маточиною 42CrMo4, індукційно загартованими бічними поверхнями зубців, герметичним картриджним утриманням мастила та спеціальним фланцевим малюнком, що відповідає існуючим монтажним інтерфейсам двигуна та коробки передач. Розміри отворів були виготовлені з допуском H7 з паралельним шпонковим пазом згідно з BS 4235, а вузли були динамічно збалансовані згідно з G2.5. Вісім повних з'єднувальних вузлів було виготовлено, зібрано, випробувано та відправлено з нашого заводу протягом дев'ятнадцяти робочих днів з моменту розміщення замовлення, вони прибули на об'єкт у Ковентрі з повними сертифікатами матеріалів EN 10204 3.1 та звітами про випробування складання.
Запасні муфти були встановлені під час планового технічного обслуговування. З того часу і до завершення 3,2-кілометрової дороги — приблизно за сім місяців — жодних подальших простоїв, пов'язаних із муфтами, не зареєстровано. Керівник проекту підрядника підрахував загальну економію на незапланованих простоях, що перевищує 340 000 фунтів стерлінгів, порівняно з прогнозованою схемою відмов оригінальної конструкції дискового пакета, безпосередньо пояснюючи цей результат допуском перевантаження крутного моменту та компенсацією несоосності зубчастих муфт Ever Power.
★★★★★
«Зубчасті муфти, поставлені компанією Ever Power для нашого водопровідного насоса TBM у Ковентрі, бездоганно працювали протягом понад шести місяців безперервного розточування. Зчеплення зубів витримує перекіс у наших приводних положеннях, який спричиняв неодноразові збої з нашим попереднім типом муфти. Надані технічні паспорти були достатньо детальними, щоб наші інженери з обертового обладнання могли провести повну перевірку — такий рівень документації рідко зустрічається у постачальників за такою ціновою категорією».
— Старший інженер-механік, підрядник з будівництва тунелів Мідлендс, Ковентрі
★★★★★
«Найбільше вразив мене час виконання робіт. У нас стався незапланований вихід з ладу муфти на критичній ділянці нашого отвору, і нам знадобилися заміни, виготовлені за нестандартним інтерфейсом. Ever Power доставила його протягом трьох тижнів, включаючи всі сертифікати матеріалів. Для виготовленої на замовлення кованої та термічно обробленої збірки з легованої сталі це справді винятковий результат. Експлуатаційні характеристики муфти були видатними — після нашої останньої перевірки після 4000 годин роботи видимого зносу не було видно».
— Директор заводу, фірма важкого цивільного будівництва, Бірмінгем
★★★★★
«Ми обрали зубчасті муфти Ever Power для приводу шнекового конвеєра нашого TBM для реконструкції каналізації в Единбурзі за рекомендацією колеги з ланцюга поставок London Crossrail. Герметична конструкція утримувала мастило всередині та глиняний розчин назовні протягом вісімнадцяти місяців проходки тунелів EPB. Спеціальна розрізна зовнішня втулка, запропонована Ever Power, дозволила нам встановлювати та знімати муфту, не порушуючи роботу шнекового транспортера — деталь, яка вже заощадила нам дванадцять годин часу на технічне обслуговування. Щиро рекомендую їхню команду інженерної підтримки».
— Менеджер з технічного обслуговування автопарку TBM, спеціалізований підрядник з підземного будівництва, Единбург
Рекомендовані муфти для TBM та промислових приводів

Пружинна муфта серії JSA
Пружинна муфта серії JSA забезпечує чудове поглинання ударів та гнучкість при крученні завдяки унікальній конструкції пружинно-сталевого елемента. Розрахована на середні та важкі промислові умови експлуатації, ця муфта добре підходить для резервних приводів конвеєрів поїздів, систем обертання сегментних монтажників та допоміжних приводів насосів в установках TBM. Пружинний елемент компенсує як кутове, так і радіальне зміщення, забезпечуючи певний ступінь захисту від перевантаження завдяки контрольованому прогину пружини, а його компактна осьова довжина спрощує встановлення в перевантажених компонуваннях резервних поїздів. Ever Power виробляє серію JSA з розмірами отворів від 30 мм до 280 мм з налаштовуваними профілями шпонкових канавок.

Універсальна муфта серії SWC
Універсальна муфта серії SWC вирішує найскладніші проблеми кутового зміщення, що зустрічаються в приводних системах TBM та важкої промисловості. Її архітектура на основі карданного шарніра забезпечує безперервні кутові зміщення до 15°, що робить її муфтою вибору, коли значна кутовість вала є невід'ємною частиною конструкції машини, наприклад, кутові з'єднання між рульовими домкратами TBM та їх приводними двигунами, або конвеєри зі змінним кутом на виїзних та підйомних бурильних машинах у підземному будівельному секторі Великобританії. Серія SWC доступна в конфігураціях проміжного вала зі зварних сталевих труб та суцільної сталі, з матеріалами ярма з легованої сталі 42CrMo4, і повністю налаштовується за діаметром отвору, PCD ярма, схемою болтів фланця та довжиною проміжного вала.
Часті запитання
Який тип зубчастої муфти найкраще використовувати для головного приводу тунелепрохідницької машини у Великій Британії?
Для головних приводів TBM галузевим стандартом є надміцна зубчаста муфта з подвійним зачепленням з легованої сталі 42CrMo4 з індукційно загартованими зубцями, синтетичним мастилом протизадирних властивостей та герметичною картриджною конструкцією. Конфігурація з подвійним зачепленням компенсує кутове зміщення, яке виникає, коли щит TBM прогинається під тиском на торці та навантаженнями від керма. Якщо ви здійснюєте закупівлю для конкретного проекту в Лондоні, Бірмінгемі чи Манчестері, Ever Power може надати повну рекомендацію щодо вибору на основі даних про інтерфейс вашого двигуна та коробки передач.
Скільки зазвичай коштує виготовлення зубчастої муфти на замовлення для приводу TBM від постачальника з Великої Британії, і як я можу отримати цінову пропозицію?
Вартість зубчастої муфти, виготовленої на замовлення, для головного приводу TBM залежить від діаметра отвору, номінального крутного моменту, марки матеріалу, специфікації ущільнення та необхідних сертифікатів. Стандартні виробничі муфти з меншими розмірами отворів можуть коштувати від кількох сотень фунтів, тоді як великі вузли, виготовлені на замовлення, з повним відстеженням матеріалів та перевіркою третьою стороною можуть коштувати десятки тисяч фунтів за одиницю. Щоб отримати точну ціну для вашого конкретного проекту TBM, надішліть дані про інтерфейс двигуна та коробки передач разом з параметрами робочого циклу на адресу [email protected] — інженерна команда Ever Power надасть детальну комерційну пропозицію протягом двох робочих днів.
Який постачальник зубчастих муфт у Великій Британії може доставити муфти приводу TBM на замовлення із сертифікатами матеріалів протягом трьох тижнів?
Компанія Ever Power має перевірений досвід постачання вузлів зубчастих муфт на замовлення з сертифікатами матеріалів EN 10204 3.1 та повною документацією щодо випробувань складання протягом чотирнадцяти-двадцяти двох робочих днів для розмірів отворів до 500 мм. Ми маємо напівфабрикати кованих заготовок зі звичайних марок легованої сталі як стратегічний запас, що значно скорочує терміни виконання порівняно з постачальниками, які купують поковки на замовлення. Підрядники з прокладання тунелів у Великій Британії, що працюють над інфраструктурними проектами від Темзи до HS2, покладаються на цю можливість швидкого постачання, щоб мінімізувати витрати на незаплановані простої.
Як дізнатися, коли потрібно замінити зубчасту муфту на приводі шнекового конвеєра TBM у проекті водопровідного тунелю в Шеффілді?
Моніторинг стану зубчастих муфт у приводах шнекових конвеєрів TBM зазвичай включає три підходи: періодичний відбір проб мастила та аналіз його на наявність металевих частинок (зносових уламків) із зачеплення зубів, аналіз спектру вібрації з пошуком бічних смуг на частоті зачеплення зубів та її гармоніках, а також періодична перевірка розмірів глибини зносу задньої поверхні зуба під час планового технічного обслуговування. У більшості специфікацій TBM перевірка зубчастих муфт пов'язана з інтервалами перевірки різця — зазвичай кожні 100–200 годин різання. Заміна рекомендується, коли знос задньої поверхні зуба перевищує опубліковане виробником граничне значення (зазвичай 15–20% початкової товщини зуба) або коли аналіз мастила показує швидке збільшення концентрації сталевих частинок, що вказує на прискорений знос.
Де я можу знайти надійного виробника зубчастих муфт, який може поставити муфти з нержавіючої сталі для прибережного тунельного проходу у Східній Англії за конкурентною ціною?
Для буріння тунелів у прибережних та припливних зонах Східної Англії або в районі естуарію Гамбер рекомендовані зубчасті муфти з дуплексної нержавіючої сталі (UNS S32205) для стійкості до корозії, викликаної хлоридами, яка швидко руйнує стандартні компоненти з легованої сталі. Ever Power виробляє зубчасті муфти з дуплексної та супердуплексної нержавіючої сталі з такими ж точними процесами зуборізання та шліфування коронки, що й для вузлів з легованої сталі. Комерційні пропозиції доступні після отримання технічних специфікацій; зверніться до [email protected] з вашими даними про робочий цикл та навколишнє середовище, щоб отримати конкурентну цінову пропозицію.
Яка технічна інформація потрібна компанії Ever Power, щоб надати точну цінову пропозицію на зубчасті муфти для мого тунельного проєкту у Великій Британії?
Щоб створити точну та детальну пропозицію щодо зубчастого зчеплення для вашого тунельного проекту у Великій Британії, інженерній команді Ever Power потрібні такі матеріали: креслення з'єднання двигуна та коробки передач із зазначенням діаметрів валів, розмірів шпонкових канавок та геометрії поверхні фланця; номінальні та пікові значення крутного моменту в місці розташування з'єднання; очікуваний діапазон робочих швидкостей; необхідне кутове та радіальне пристосування до зміщення; умови навколишнього середовища (температура, наявність води, хімічний вплив); будь-які застосовні вимоги до сертифікації (маркування CE, стороннє інспекційне агентство, стандарт матеріалу); та ваші цільові терміни поставки. Надання цієї інформації до [email protected] дозволяє нашим інженерам-застосовувачам підготувати огляд специфікації та комерційну пропозицію, як правило, протягом сорока восьми годин.
Чим відрізняється зубчаста муфта від дискової муфти під час використання у вихідному валу коробки передач TBM, і яка з них краще підходить для важких тунельних проєктів у Великій Британії?
Дискова муфта передає крутний момент через пакет тонких гнучких металевих пластин, які прогинаються, щоб компенсувати несувісність, створюючи відновлювальні сили, пропорційні ступеню несувісності. У високошвидкісних вихідних коробках передач TBM з високим крутним моментом та низькою швидкістю відновлювальні моменти, що створюються дисковою муфтою за типових умов несувісності TBM, можуть суттєво перевантажити вихідний підшипник коробки передач та внутрішню обойму корінного підшипника. Зубчаста муфта, навпаки, передає крутний момент через кілька зубців у зачепленні, які ковзають один відносно одного, щоб компенсувати несувісність, не створюючи паразитних навантажень на згинання. Для проектів прокладання важких тунелів у Великій Британії, де коробка передач та корінний підшипник піддаються динамічним прогинанням під дією змінного навантаження на торець, зубчасті муфти є переважно використовуваними інженерами-конструкторами TBM, і вони стандартно визначають їх основні європейські виробники TBM.
Готові розробити надійніший привід TBM?
Фахівці з зубчастих муфт компанії Ever Power обслуговують проекти тунелювання та підземного будівництва по всій Великій Британії від Бірмінгема до Единбурга. Надішліть нам свої технічні вимоги та отримайте повну інженерну пропозицію та конкурентну ціну протягом 48 годин.
✉ Зв'яжіться з Ever Power Engineering
редагування від gzl
Тунелепрохідницький комбайн, мабуть, є найбільш механічно складним середовищем, яке може витримати обертовий приводний компонент. Ріжуча головка — диск з твердосплавних інструментів діаметром від трьох до п'ятнадцяти метрів — повинна обертатися під тиском гірської породи, який може згинати менше обладнання за лічені хвилини. Весь ланцюг обертання енергії, від електродвигунів приводу через планетарні редуктори до головного підшипника та маточини різальної головки, проходить через зубчасті муфти, які повинні одночасно передавати пікові крутні моменти, що вимірюються десятками тисяч кілоньютон-метрів, компенсувати перекіс валів, спричинений відхиленням машини та осіданням ґрунту, а також витримувати безперервну роботу в середовищах, насичених водою, глинистим шламом та абразивним кам'яним пилом. Не дивно, що інженери з приводів TBM у Бірмінгемі, Ноттінгемі та Лондоні вважають вибір надійної зубчастої муфти одним із найважливіших інженерних рішень у будь-якому тунелепрохідницькому проекті. Неправильна специфікація означає незаплановані зупинки на технічне обслуговування всередині завершеного свердловини — сценарій, який може коштувати британському підряднику сотні тисяч фунтів стерлінгів на день.
Принцип роботи зубчастої муфти базується на контрольованому зачепленні між зовнішньою зубчастою втулкою, відомою як внутрішня маточина або шестерний вал, та внутрішнім зубчастим вінцем, розміщеним у зовнішній втулці або барабані. На відміну від жорстких фланцевих муфт, профілі зубів мають навмисну корончасту геометрію: кожен зовнішній зуб оброблений з невеликою бочкоподібною або опуклою кривизною вздовж своєї довжини. Ця корончаста форма дозволяє контакту зубів зміщуватися осьово та кутово, коли два вали зазнають відносного зміщення, спричиненого тепловим розширенням, зносом підшипника, осіданням фундаменту або навантаженнями на згин, що виникають, коли TBM рухається по криволінійній трасі через Лондонську глину або Крейдяний мергель під центром міста Бірмінгем. Мастило, зазвичай високов'язке літієво-комплексне мастило, розраховане на очікуваний температурний діапазон всередині машини, заповнює порожнину сітки, утворюючи гідродинамічну плівку, яка запобігає контакту металу з металом на бічних сторонах зубів під час пікового крутного моменту. Герметичні торцеві кришки утримують мастило та запобігають потраплянню абразивного шламу, який проникає в кожну щілину передньої частини TBM. Загальна механічна конструкція означає, що крутний момент розподіляється одночасно на всі зубці, що входять у зачеплення, а не зосереджується в одній точці контакту, що забезпечує розподіл навантаження, який робить зубчасті муфти кращим вибором для робочих циклів з екстремальним крутним моментом, що зустрічаються в головних приводних та допоміжних системах бурильних верстатів великого діаметра, що працюють у різноманітних геологічних умовах підземних пластів Великої Британії.
Балансувальні машини для тунелювання з балансуванням ґрунтового тиску (EPB) та шламові TBM, які є машинами вибору для проходки тунелів у м’якому ґрунті в таких містах, як Лондон, Манчестер та Единбург, використовують шнековий конвеєр для вилучення кондиціонованого виїмного матеріалу з робочої камери під тиском з контрольованою швидкістю, яка підтримує тиск кріплення вибою. Шнековий конвеєр сам по собі є важко навантаженою машиною, що приводиться в рух спеціальним двигуном і коробкою передач, причому вихідна муфта з’єднує коробку передач зі спіральним валом шнека. Характер матеріалу, що транспортується — суміш ґрунту, ґрунтових вод, піноутворювачів та полімерної суспензії під тиском, який може перевищувати 3 бари на впускному кінці — створює дуже змінне крутне навантаження на вал шнека, коли утворюються та очищаються засмічення. Зубчаста муфта тут забезпечує жорсткість на кручення, необхідну для чутливого контролю швидкості, одночасно допускаючи осьове зростання валу шнека, оскільки він нагрівається під час безперервної роботи. Герметична конструкція муфти не менш важлива: середовище, що безпосередньо прилягає до приводу шнекового конвеєра, є одним з найбільш вологих і забруднених місць у всій машині, і будь-яка муфта, що спирається на еластомерні елементи або відкриті поверхні, що працюють всуху, швидко руйнуватиметься за цих умов, як задокументували інженери з обслуговування на проектах від покращення каналізації Глазго до кільцевої магістралі Лондона.