Cookie-k az SKF webhelyén

Az SKF cookie-kat használ arra, hogy webhelyei tartalmát minél jobban összehangolja a látogatók preferenciáival - ilyen például a választott ország és nyelv.

cookie_information_popup_text_2[125]

Csapágy- és tömítéstervezési szempontok az alagútfúró berendezések esetében

  • Történet

    2019 január 01, 09:00 CET

    Az alagútfúró berendezések biztonságos és megbízható üzemelésének alapfeltétele a kritikus fontosságú csapágyak és tömítések sérülésmentessége

    Ha a munka elkezdődött, már nincs visszaút. Az alagútfúró berendezés (TBM) nem rendelkezik hátrameneti fokozattal, ezért létfontosságú, hogy a munka során a berendezésben ne keletkezzen jelentős mechanikai meghibásodás. Probléma esetén a berendezés javítása bonyolult, költséges és időigényes feladat lehet, különösen akkor, ha a TBM hajtóműjébe szerelt fő fogaskoszorús csapágy hibásodik meg. A fő fogaskoszorús csapágy a berendezés lelke, és meghibásodás esetén nem egyszerű feladat a kicserélése. Ez a művelet akár hónapokkal is késleltetheti a munka elvégzését, több millió dolláros költségtúllépést okozva. 

    A tervezőmérnökök számára kihívást jelent, hogy a nagyfokú megbízhatóság és rendelkezésre állás biztosítása mellett figyelembe kell venniük az alagútfúró munkálatok során fennálló rendkívül kemény munkakörülményeket is. Az alagútfúró berendezésekben a kulcsfontosságú alkatrészek egyidejűleg több nemkívánatos üzemi körülménynek is ki vannak téve, ilyenek például a lassú forgási sebesség, a magas statikus és lökésszerű terhelések, valamint a nedves és szennyezett környezet. Ezek a jellemzők együttesen egyenes utat jelentenek az alkatrészek gyors ütemben történő kopásához és károsodásához.

    Az SKF évtizedek óta együttműködik a jelentősebb TBM-gyártókkal annak érdekében, hogy olyan robusztus csapágy-, tömítés- és kenési megoldásokat fejlesszen ki, amelyek a világon mindenhol megfelelnek a legnagyobb igénybevételt jelentő alagútfúrási projektek követelményeinek. Ez a cikk az alkatrészek tervezésével, működtetésével és karbantartásával kapcsolatos főbb kihívások ismertetése mellett bemutatja a problémák kezelésére szolgáló megoldásokat is.

    Vágótárcsa-csapágyak
    Egy nagy méretű alagútfúró berendezésen számos vágótárcsa található, amelyek mindegyike egy kúpgörgős csapágypáron (TRB) forog. Üzem közben ezek a csapágyak nagymértékű tranziens terheléseknek vannak kitéve. Ezek a terhelések drámai módon megemelkednek, amikor a tárcsa belekap a kőzetbe, és hirtelen lecsökkennek, amikor az anyag átvágásra kerül. A vágótárcsa forgási sebessége attól függ, hogy hol helyezkedik el a vágófejen, de jellemzően a 10-20 fordulat/perc közötti tartományba esik. Az egyre nagyobb méretű alagútfúró berendezések használatával párhuzamosan a vágótárcsák átmérője is arányosan nagyobb lett - a néhány évvel ezelőtti 13 colos méretről 17 colosra, sőt a legmodernebb gépeken 19 colosra nőtt.

    A vágótárcsák elhelyezkedése miatt nagy a valószínűsége annak, hogy a csapágyak felülete működés közben beszennyeződik. A szennyeződések és a szélsőséges lökésszerű terhelések miatt a gyártóknak a csapágyakat úgy kell megtervezniük, hogy megbirkózzanak az egyenetlen terheléssel, valamint a görgőkre és a futópályák felületére ható erősen lokalizált erőkkel. Ezzel egyidejűleg figyelembe kell venniük azt is, hogy korai csapágy-meghibásodás is bekövetkezhet. Az elsődleges feladat ilyenkor az, hogy elkerüljék a futópálya teljes törését, ami leblokkolná a tárcsát, és a többi vágótárcsa károsodásához vezetne.

    Egy olyan csapágy megépítéséhez, amely képes kezelni ezt a környezetet, alapos figyelmet kell fordítani a csapágy-geometriára, és gondosan kell kiválasztani az alapanyagot, valamint a felületkezelés módját. A csapágyjellemzők legjobb kombinációjának biztosítása érdekében a tervezőmérnököknek ki kell használniuk a végeselem-analízisre kifejlesztett szabadalmazott eszközöket a kulcsfontosságú csapágytervezési és a gyártási paraméterek optimalizálásához. Például már egy kismértékű futópálya-geometria módosítás is nagy hatással lehet a csapágy azon képességére, hogy megbirkózzon az egyenetlen terhelésekkel, ugyanakkor a csapágygyűrű pontos szabályozással végzett kéregedzése megfelelő keménységű gördülőfelületeket biztosít, miközben megőrzi a mag szívósságát, hogy meghibásodás esetén megakadályozza annak szétrepedését.

    A vágótárcsa-csapágyak tesztelése újabb kihívást jelent a gyártók számára. Nem áll rendelkezésre olyan tesztberendezés, amely megfelelően képes reprodukálni a valós működést, valamint az üzemi körülmények is jelentősen eltérőek lehetnek a különböző projektek esetén. Ennek eredményeként a csapágytervező mérnököknek az új kivitel értékelésekor a tapasztalatokra és a számítógépes szimulációk kombinációjára kell támaszkodniuk.

    A kopott vágótárcsákról eltávolított csapágyak állapota szintén hasznos információval szolgálhat az üzemi körülményekről. A csapágyfelületek kopásának és károsodásának szakértői elemzése feltárhatja a működési és karbantartási eljárások módosításának lehetőségeit a csapágy élettartamának maximalizálása érdekében. Azokban az esetekben, amikor a projektek során váratlanul kihívást jelentő talajviszonyokkal szembesültek, az SKF mérnökcsapatai a sérült csapágyakon végzett vizsgálatokat is felhasználták ahhoz, hogy a megnövelt teljesítmény érdekében egyedi megoldásokat dolgozzanak ki.

    Mivel a vágótárcsa-cserét a föld alatt végzik, a műveleteknek a lehető legegyszerűbbnek kell lenniük, minimális idő-, munkaerő-, és speciáliseszköz-igénnyel. A tárcsák belsejében található kúpgörgős csapágyak megbízható működése azonban a megfelelő előfeszítéstől függ, amelyet a karbantartó csapatnak a csapágyak beszerelésekor kell beállítania.

    A gyakorlatban a kezelők a terepen nem igazán tudják ellenőrizni a csapágy előfeszítését, így a csapágyelrendezés szerelése során mért nyomatékértékre kell támaszkodniuk. Ebben a kritikus szerelési lépésben az lehet a kezelők segítségére, ha az alagútfúró berendezések vágótárcsáihoz használt kúpgörgős csapágyak gyártása során a méretek tekintetében szoros tűrést alkalmaznak, így biztosítva a lehető legszorosabb összefüggést a szerelési nyomaték és az előfeszítés között. Azonban más tényezők is szerepet játszanak, többek között a szereléshez használt eszközök állapota és kenése is, ezért létfontosságú az alkatrészek alapos vizsgálata és a szabványos szerelési protokollok betartása. A csapágybeszállítók segítséget nyújthatnak az üzemeltetők számára a vágótárcsa-csapágyak cseréjére szolgáló megfelelő eljárások kidolgozásában, valamint a karbantartó személyzet képzésében is.

    Fogaskoszorús csapágyak

    Bár az összes vágótárcsa-csapágy nagyjából hasonló kialakítású, az alagútfúró berendezések gyártói a fő fogaskoszorús csapágyak kialakítására vonatkozóan magasabb és eltérő követelményeket támasztanak. A fő fogaskoszorús csapágy az alagútfúró berendezés legkritikusabb csapágya. Ez kapcsolja össze a fogaskerék-hajtásokat és a vágófejet, ugyanakkor felveszi az alagútfúrás során fellépő hatalmas terheléseket is. A fogaskoszorús csapágyelrendezések mérete a 2 m alatti átmérőtől akár 8 méterig terjedhet. A kisebb méreteket a mikro-alagútfúró alkalmazásokhoz, míg a nagyobbakat a legnagyobb alagútfúró gépekhez használják. A gyártók a gép méretétől, a várható talajviszonyoktól és a berendezés felépítésétől függően különböző csapágyelrendezéseket alkalmazhatnak.

    Ennek eredményeként a fogaskoszorús csapágyak mindig testre szabott kivitelben készülnek, amelyet az OEM és a csapágybeszállító szorosan együttműködve határoznak meg. Az ilyen projektekhez az SKF kifejlesztett egy speciális tervezési és optimalizálási szoftvert, lehetővé téve a teljes fogaskoszorús csapágyelrendezés - beleértve a gördülőelemeket, a kosarakat, a futópályákat, a hajtást és a szerelési elrendezéseket is - modellezését és szimulációját, következésképpen pontos számításokat tud végezni a csapágy és a hajtómű adott terhelési feltételek között várható élettartamára vonatkozóan. A TBM fogaskoszorús csapágyainak kialakítása speciális megoldásokat is tartalmaz, ilyen például a kemény kőzetekkel dolgozó alkalmazásoknál fellépő lökésszerű terhelések hatásainak csökkentése érdekében kifejlesztett rugó-előfeszítésű futópálya-kialakítás.

    Az alagútfúró berendezések fogaskoszorús csapágyainak nagy mérete kihívást jelent a szállítás, az összeszerelés és a karbantartás szempontjából. Az OEM-követelményektől függően a fogaskoszorús csapágyak különálló alkatrészként, vagy teljesen összeszerelt, tömítőrendszerrel ellátott egységekként szállíthatók. Néhány esetben a csapágyak szegmensekre osztva is legyárthatók annak érdekében, hogy az előre nem látható események bekövetkeztekor könnyebben szállíthatók, szerelhetők vagy cserélhetők legyenek.

    A fő fogaskoszorús csapágyak mellett a fogaskoszorús csapágyak szállítócsigákhoz és erektorrendszerekhez kifejlesztett speciális választéka is elérhető a piacon.

    Tömítések
    A fogaskoszorús csapágyak túléléséhez szükség van megfelelő kenésre, valamint a szennyezőanyagok elleni védelemre. Tehát az alagútfúrás során fellépő zord körülmények ellen védelmet biztosító tömítések a projekt szempontjából kritikus fontosságú alkatrésznek számítanak.

    A fogaskoszorús csapágyelrendezésekhez hasonlóan a TBM fő csapágyainak tömítési megoldásait is optimalizálni kell annak érdekében, hogy megfeleljenek a tipikus alkalmazások igényeinek, valamint a még szélsőségesebb körülmények között végzett egyedi projekteknek. Az SKF az érintett berendezés méreteitől függetlenül ellenőrzés alatt tartja a tömítés tervezési és gyártási folyamatát, és a saját szabadalmazott anyagait és belső gyártási folyamatait használja, így biztosítva a kész tömítés geometriájának pontos ellenőrzését.

    A fogaskoszorús csapágyak tömítéseinek egyidejűleg több kihívásnak is meg kell felelniük: a csapágyegységen belül kell tartaniuk a kenőanyagot, ki kell zárniuk a vizet, a sarat és a törmeléket, valamint el kell viselniük a működés során fellépő jelentős mértékű egytengelyűségi hibát. A tömítésnek a projekt teljes időtartama alatt el kell látnia ezeket a feladatokat, még akkor is, ha a leváló kőzetdarabok miatt folyamatos kopásnak van kitéve.

    A kívánt teljesítményszint elérése érdekében általában több, sorosan beépített ajakos tömítést használnak, amelyek között kenőanyag található. Az SKF TBM-tömítéseinek tervezésekor a végeselemes módszert alkalmazzák, így a terhelést okozó összes lehetséges körülmény - például az egytengelyűségi hiba, a nyomás és a kenőzsír-kimosódás -, valamint a beszerelés során tanúsított jellemzők is figyelembe vehetők.

    Az összeszerelési folyamatok egyszerűsítése és a tömítések helyszíni cseréjének megkönnyítése érdekében az SKF speciális hegesztési eljárást fejlesztett ki kompakt, kézi eszközökkel, amelyek lehetővé teszik a mérnökök számára a szűk helyeken történő munkavégzést. Ez az eljárás lehetővé teszi a fő tömítések beszerelését anélkül, hogy a vágófejet el kellene távolítani, és ezáltal jelentősen csökkenti az állásidőt.

    Egyéb csapágyak és kenéstechnikai megoldások
    A speciálisan a TBM alkalmazásokhoz kifejlesztett alkatrészek mellett az SKF gépgyártók számára kínált választékában más alkatrészek, rendszerek és megoldások is megtalálhatók. Ezek közé tartoznak a szállítócsigák hajtóműveiben használt standard csapágyak és tömítések, az erektorcsapágyak és az egyéb segédberendezések, valamint a kifinomult központi kenőrendszerek, amelyekkel az optimális kenés biztosítása érdekében a pontos mennyiségű kenőolaj vagy kenőzsír közvetlenül a csapágyakba juttatható, minimálisra csökkentve ezáltal a kenőanyag-veszteséget és a környezetszennyezést.

    Felújítás
    Az üzemeltetők az eszközeik élettartamának maximalizálására irányuló törekvések mellett egyre inkább keresik a lehetőségeket arra, hogy az alagútfúró berendezéseket és azok kulcsfontosságú alkatrészeit több projektben is újból fel lehessen használni. Az alkatrészek újrafelhasználásának eredményeként csökkenthetők a költségek, a környezeti hatás, és az alkatrészkészletek.

    A gyártók célkitűzéseinek elérése elősegíthető az alagútfúró berendezések csapágyainak felújításával. A használt csapágyak visszaküldhetők az erre specializálódott létesítményekbe, vagy közvetlenül a vevő telephelyére bárhol a világon, ahol azokat megtisztítják, szétszerelik és megvizsgálják. A kopott alkatrészeket kicserélik vagy felújítják, majd a kész egység ellenőrzését és dokumentálását követően az alkatrészt beszerelésre kész állapotban visszajuttatják.

    További információt a következő elérhetőségeken kérhet:
    Sajtókapcsolat: Theo Kjellberg, +46 31-337 6576; +46 725-776 576; theo.kjellberg@skf.com

    Az SKF a világpiac vezető szállítója a csapágyak, a tömítések, a mechatronika, a kenéstechnikai rendszerek és a szerviz területén, mely utóbbi terület magába foglalja a műszaki támogatástól kezdve a karbantartási és megbízhatósági szolgáltatásokon át a mérnöki tanácsadást és képzést is. Az SKF a világ több mint 130 országában 17 000 viszonteladóval képviselteti magát. A cég éves bevétele 2017-ben 77 938 millió svéd korona, alkalmazottainak száma pedig 45 678 fő volt. www.skf.com
     
    ® SKF az SKF Csoport bejegyzett védjegye

  • Kép

Sajtóanyag letöltése

Sajtóanyag (3.2 MB)

SKF logo