Timken và Robbins hợp tác cho dự án đường hầm Ohio

Timken và Robbins đang hợp tác trên cỗ máy khoan hầm được thiết lập để khắc đường dẫn cho Đường hầm đánh chặn kênh đào Ohio ở Akron, OH. Trong phần đầu tiên của câu chuyện gồm hai phần này, chúng tôi đã phỏng vấn các kỹ sư chính của dự án để tìm hiểu về một số thách thức mà vòng bi có thể gặp phải trong một ứng dụng đòi hỏi khắt khe như vậy.

Thành phố Akron, OH chưa bao giờ thấy một dự án xây dựng nào giống như Đường hầm đánh chặn kênh đào Ohio (OCIT). 6.240-ft. của trái tim nằm giữa sông Little Cuyahoga trên đường dẫn kênh Ohio & Erie và Khóa 1 của kênh tại West Exchange Street trong khu vực trung tâm thành phố. Để kết nối hai địa điểm, một máy khoan hầm (TBM) được thiết lập để thực hiện công việc khó khăn là dọn sạch đường dẫn ngầm để xây dựng. Với việc dọn sạch đá phiến, đá mềm, đá cứng và đá cuội thỉnh thoảng, một TBM phụ thuộc rất nhiều vào vòng bi làm việc trong điều kiện khắc nghiệt. Robbins kêu gọi Timken cung cấp nhiều vòng bi Timken cho TBM của dự án này, tiếp tục mối quan hệ hơn 60 năm của hai công ty.

Chúng tôi sẽ bắt đầu trên mặt đất mềm với độ che phủ khá thấp trên đường hầm, vì vậy máy sẽ hoạt động ở chế độ chúng tôi gọi là chế độ đóng, về cơ bản nó sẽ giống như một chiếc tàu ngầm. Chúng tôi sẽ giữ áp lực ở mặt đào và đầu khối của máy sẽ là rào cản. Bên trong máy là một áp suất khí quyển và ở mặt cắt, nó được điều áp đến bất kỳ áp suất nào chúng ta cần để chống lại áp suất mặt đất, áp suất thủy tĩnh hoặc nước ngầm. Chúng tôi ước tính con số này là tối đa khoảng 3 bar., Kỹ sư trưởng của Robbins, Dennis Ofiara cho biết.

Tuy nhiên, Ofiara cũng giải thích rằng một khi cỗ máy rơi vào đá phiến và lớp phủ trên đường hầm tăng lên, tảng đá chắc chắn hơn cho phép chúng hoạt động ở chế độ mở. Trong kịch bản này, phần lớn của máy hoạt động như một cánh cổng mà khi mở ra cho phép các kỹ sư di chuyển vật liệu nhanh nhất có thể để cắt nó.

Nhìn chung, dự án là sự cân bằng giữa máy hoạt động ở chế độ mở và đóng, có cả hai khả năng mà không làm cho máy quá phức tạp. Thông thường ở chế độ mở, vật liệu khai quật được loại bỏ bằng băng tải, ở chế độ đóng, nó được loại bỏ bằng băng tải trục vít. Đó là một công việc lớn để trao đổi vành đai trên một băng tải trục vít. Đối với dự án OCIT, kế hoạch là thay đổi chế độ một vài lần dọc theo đường hầm vì độ sâu của nắp thay đổi. Vòng bi cần thiết để xử lý công việc này là khá chuẩn trong ngành. Chúng đã được tinh chỉnh trong nhiều năm để xử lý các chi tiết cụ thể của các ứng dụng TBM như thế này.

Đối với ứng dụng này, chúng tôi đang sử dụng vòng bi nặng. Chúng được gọi là vòng bi HH, tượng trưng cho nhiệm vụ rất nặng nề. Có hai loại khác nhau, loại 19 in. máy cắt và 17-in. vòng bi cắt và đây là khá phổ biến trong ngành công nghiệp. Hình dạng mà chúng ta sử dụng trên chúng đã phát triển đến mức tối ưu cho sự nhàm chán của đường hầm chung Phần tường trên ổ trục khá dày và có thể chịu tải cao và mật độ năng lượng cao. Ngoài ra, hình dạng của các giao diện của các con lăn trên các chủng tộc, và đầu lăn trên sườn lớn của chủng tộc bên trong, được tối ưu hóa để giảm thiểu sự thoái hóa. Điều này được thực hiện trong khi vẫn cung cấp hỗ trợ đầy đủ cho đầu lăn để phù hợp với khoảnh khắc lật ngược có thể nhìn thấy trong môi trường nhàm chán trong đường hầm này, Kỹ sư ứng dụng hiệu trưởng Timken Tim Murphy cho biết.

Nói chung, trên các máy cắt này, các kỹ thuật viên sẽ thay đổi vòng cắt vì vòng ở bên ngoài ổ trục thực sự cắt vào mặt đường hầm. Người ta thường thấy bốn đến năm vòng thay đổi trước khi vòng bi được thay đổi. Cuối cùng, việc thay đổi các vòng hoàn toàn phụ thuộc vào địa chất. Mặt bằng liên quan đến dự án OCIT khá tha thứ theo tiêu chuẩn ngành. Mặt đất chủ yếu là mềm. Tuy nhiên, tải trọng tác động gây ra bởi một tảng đá đi lạc có thể là một vấn đề thực sự. Và, tất nhiên, ô nhiễm luôn là một mối quan tâm.

Làm phức tạp thêm mọi thứ, trong nền đất mềm, máy cắt không có nhiều lực kéo. Thông thường, khi các máy cắt được ép vào đế đá, có đủ lực kháng để khiến chúng quay như bình thường. Trong mặt đất mềm, lực đó có thể không có mặt. Họ sẽ không quay đầu. Họ sẽ trượt. Và mặc dù mặt đất có thể mềm, nó có thể là một chất mài mòn như cát. Những loại đất này sẽ mài mòn dao cắt và đôi khi thậm chí mòn qua tâm của dao cắt và vào ổ trục. Ofiara nói, tất cả trong tất cả, 6.200 feet trên mặt đất ở Akron, chúng tôi sẽ không thay đổi vòng bi, bạc đạn Timken. Nếu chúng ta ở trong đá cứng, tuổi thọ của vòng bi có thể xuống tới 100 giờ và có thể dao động trong 1.000 giờ.