Versand nach Spanien: Drehkranzlager mit großem Durchmesser für TBM-Bohrkopfantrieb

Auf einen Blick

Dringende Anfrage aus Spanien: Drei Kernbedenken eines TBM-Herstellers

Das Vertriebsteam von LTZC erinnert sich noch gut an die Anfrage aus Spanien. Der Kunde, ein Hersteller von Tunnelbohrmaschinen, der an europäischen U-Bahn-Projekten beteiligt ist, war in seiner E-Mail direkt:DrehlagerDer bestehende Schneidkopfantrieb litt unterunzureichende SteifigkeitWenn die Maschine in gemischten Bodenverhältnissen häufig die Fahrtrichtung änderte,Der Verschleiß der Ausrüstung übertraf die Erwartungen bei Weitem.Aufgrund der sehr begrenzten Wartungsfenster übersteigen die Kosten für den Austausch eines Lagers im Tunnel bei weitem den Preis des Lagers selbst.

Die Arbeitsbedingungen eines Drehlagers einer Tunnelbohrmaschine (TBM) zählen zu den anspruchsvollsten in der Lagerindustrie. Während der Bohrkopf Gestein und Boden durchschneidet, trägt das Lager gleichzeitig enorme axiale und radiale Lasten sowie Kippmomente, begleitet von starken Lastschwankungen und Stoßschwingungen während des gesamten Vortriebs. Erschwerend kommt hinzu, dass TBMs häufig die Drehrichtung ändern müssen, um die Position des Bohrkopfes anzupassen oder Blockaden zu beheben. Jede Richtungsänderung setzt die Zahnräder einer Stoßbelastung aus. Die bisherige Lösung des Kunden stieß genau hier an ihre Grenzen.

„Wir brauchen kein weiteres Standardprodukt. Wir brauchen ein Getriebe, das Rückwärtsbewegungen standhält, und eine Laufbahn mit ausreichender Steifigkeit.“So fasste der Kunde seine Anforderungen während des technischen Review-Meetings zusammen.

Antwort von LTZC: Konstruktionssteifigkeit in der Struktur, Verschleißfestigkeit im Getriebe

Um auf die drei Kernanliegen des Kunden einzugehen, griff das LTZC-Ingenieurteam nicht einfach auf ein Standardmodell aus dem Katalog zurück. Zunächst analysierten sie die Betriebsbedingungen und schlugen anschließend gezielte Designanpassungen vor.

Die Ursache für unzureichende Steifigkeit liegt oft in der Wechselwirkung zwischen Laufbahn und Wälzkörpern.Die gängigste Bauweise für TBM-Drehlager ist diedreireihige WalzeBei diesem Drehkranzlagertyp nehmen drei Rollenreihen axiale, radiale und Kipplasten auf und bieten die höchste Tragfähigkeit aller Drehkranzlager. Aufbauend auf dieser Konstruktion optimierte LTZC die Laufbahnkrümmung und die Rollenparameter, um eine gleichmäßigere Lastverteilung zu erreichen und lokale Spannungsspitzen zu reduzieren – was sich direkt auf die Verformung des Lagers unter exzentrischer Belastung auswirkt. Die vom Kunden bemängelte „unzureichende Steifigkeit“ war im Wesentlichen eine übermäßige lokale Laufbahnverformung unter exzentrischer Belastung, die den Zahneingriffsabstand veränderte und den Zahnverschleiß beschleunigte.

Der durch häufiges Umkehren verursachte Zahnradverschleiß muss sowohl auf Material- als auch auf Zahnoberflächenebene angegangen werden.LTZC wandte ein Tiefenhärtungsverfahren auf den Zahnkranz an und hielt die Zahnoberflächenhärte im Bereich von HRC 58–62, während gleichzeitig die Kernzähigkeit erhalten blieb, um Zahnfußbrüche unter hohen Stoßbelastungen zu verhindern. Das großmodulige Zahnprofil in Kombination mit der Präzisionsbearbeitung verbesserte die Beständigkeit des Zahnrads gegen Grübchenbildung und Biegeermüdung. Im Rahmen der Abnahme überprüfte der Kunde gezielt die Gleichmäßigkeit der Zahnoberflächenhärte und der Härtetiefe – genau hier waren zuvor Probleme aufgetreten.

Auch die Abdichtung darf nicht beeinträchtigt werden.Im Inneren eines Tunnels sind Schlamm, Sand und Grundwasser allgegenwärtig. Dringen diese in die Laufbahn ein, versagt selbst die beste Konstruktion schnell. Dieses Lager ist mit einer mehrlagigen Schutzdichtung ausgestattet, die speziell für die hohen Schlammdruckbedingungen beim Tunnelbohrmaschinenbetrieb entwickelt wurde.

Verpackung: „Stahlgestell“ im Inneren des Holzkastens

Dieses Lager hat einen Außendurchmesser von fast 5,5 Metern und wiegt mehrere Tonnen. Für ein Präzisionsbauteil dieser Größe stellt allein die Gehäusekonstruktion eine technische Herausforderung dar.

Das Versandteam von LTZC legte das Lager nicht einfach in eine Holzkiste. Zunächst wurde es auf einem speziell angefertigten Stahlrahmen befestigt und die Kontaktflächen mit Schutzmaterial versehen, um Beschädigungen der Laufbahn oder des Zahnrads während des Transports zu verhindern. Anschließend wurden Rahmen und Lager in eine verstärkte Holzkiste verladen, deren Hohlräume mit Stützmaterial ausgefüllt wurden, um jegliche Bewegung während des Seetransports und des anschließenden Landtransports durch Europa zu verhindern.

Vor dem Versand erhielt der Kunde Fotos des Verpackungsplans und der Sicherungsdetails.Die Antwort des Kunden war kurz und bündig: „So muss es gemacht werden.“In den Akten der LTZC hat eine solche Bestätigung oft mehr Gewicht als ein ausführliches Dankesschreiben.

Von der Problemlösung zum Vertrauensaufbau

Dieses Lager ist nun auf dem Weg nach Spanien. Die Bedeutung dieser Zusammenarbeit geht jedoch über einen einzelnen Auftrag hinaus.

Im Bereich der TBM-Lager hat LTZC bereits europäische Kunden für Werksabnahmetests von TBM-Kernlagern empfangen, bei denen die Ingenieure der Kunden die Maßgenauigkeit und Materialintegrität jedes einzelnen Lagers überprüften, bevor diese zum Versand freigegeben wurden. Das Projekt in Spanien folgt demselben Prinzip:Der Kunde kommt mit einem konkreten Problem, und LTZC antwortet mit nachvollziehbaren Konstruktions- und Fertigungsdetails.

Für Ingenieurteams, die aktuell Drehkranzlager für Tunnelbohrmaschinen (TBM) auswählen oder austauschen, hat LTZC einen praktischen Rat: Senden Sie uns Ihre axialen Lastkurven des Schneidkopfes, Kippmomente, Umkehrfrequenz und Drehmomentparameter der Getriebe. Unser Ingenieurteam führt dann eine Analyse durch, die optimal auf die jeweiligen Betriebsbedingungen abgestimmt ist. Bei TBM-Lagern gibt es keine „gut genug“-Lösung – die richtige Wahl ist eine Absicherung, die falsche ein Sicherheitsrisiko.

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Für Unterstützung bei der Auswahl von TBM-Drehlagern, Zeichnungsprüfung oder Austauschlösungen senden Sie Ihre Betriebsparameter an unser Ingenieurteam:Kontaktunser Ingenieurteam