TY - BOOK

T1 - Entwicklung eines Schneidkraftmesssystems für diskenbestückte Tunnelvortriebsmaschinen

AU - Barwart, Stefan

N1 - gesperrt bis 18-12-2017

PY - 2015

Y1 - 2015

N2 - Die ressourcenschonende Errichtung von Untertagebauwerken unter Einsatz von Tunnelvortriebsmaschinen steht im Fokus des EU-Forschungsprojektes DRAGON - Development of ressource efficient and advanced underground technologies. Ziele des Projektes wurden mit der Bereitstellung von Lösungsansätzen für die Charakterisierung und Verwertung von Tunnelausbruchmaterial und der messtechnischen Ausrüstung von Vortriebsmaschinen definiert. Die Erfassung der auftretenden Belastungen von Schneidwerkzeugen ist seit vielen Jahren Fragestellung wissenschaftlicher Untersuchungen. Eine Recherche der entwickelten Systeme zeigt eine Vielzahl von unterschiedlichen Lösungsansätzen, welche nie die Serienreife erlangten. Die Gründe dafür sind sowohl in der begrenzten Lebensdauer unter widrigsten Bedingungen im Bohrkopf, dem komplexen Aufbau der Messkette als auch in den wirtschaftlichen Betrachtungen zu finden. Durch eine detaillierte Analyse der mechanischen Komponenten von unterschiedlichen Diskensystemen, bestehend aus dem eigentlichen Schneidwerkzeug, der Werkzeugbefestigung und dem Diskengehäuse werden mögliche Messstellen definiert. Auf Basis dieser Auswertung werden verschiedene Sensortechnologien untersucht bzw. ein eigenes Sensordesign ausgearbeitet. Unter Verwendung eines speziell konstruierten Versuchsaufbaus werden die unterschiedlichen Sensoren unter Laborbedingungen getestet und evaluiert. Nach abgeschlossener Versuchsphase im Labor sind Versuche am DCTR-Schneidprüfstand der Fa. Herrenknecht durchgeführt worden, welche die Einsatztauglichkeit der entwickelten Sensoren zur Erfassung der Diskenkräfte belegen. Um die Implementierung des Messsystems an einer Tunnelvortriebsmaschine zu evaluieren, wurden im Zuge des Boßler Tunnelprojekts zwei Schneiddisken instrumentiert. Die Auswertung dieser Messdaten, welche nach über 900 m zurückgelegtem Vortrieb erfasst worden sind, zeigt die Funktionstüchtigkeit des Systems unter realen Vortriebsbedingungen. Mit der Entwicklung dieses Diskenkraftmesssystems wird ein Werkzeug für die detaillierte Erfassung der Belastungen an Schneidwerkzeugen bereitgestellt, welche als Basis für weitere Entwicklungen von Tunnelvortriebsmaschinen dienen kann. Der geplante Einsatz dieses Messsystems auf mehreren Tunnelvortriebsmaschinen wird Messdaten bereitstellen, welche als Basis für wissenschaftliche Untersuchungen der Zusammenhänge von Schneidkraft und zu lösendem Gestein herangezogen werden können.

AB - Die ressourcenschonende Errichtung von Untertagebauwerken unter Einsatz von Tunnelvortriebsmaschinen steht im Fokus des EU-Forschungsprojektes DRAGON - Development of ressource efficient and advanced underground technologies. Ziele des Projektes wurden mit der Bereitstellung von Lösungsansätzen für die Charakterisierung und Verwertung von Tunnelausbruchmaterial und der messtechnischen Ausrüstung von Vortriebsmaschinen definiert. Die Erfassung der auftretenden Belastungen von Schneidwerkzeugen ist seit vielen Jahren Fragestellung wissenschaftlicher Untersuchungen. Eine Recherche der entwickelten Systeme zeigt eine Vielzahl von unterschiedlichen Lösungsansätzen, welche nie die Serienreife erlangten. Die Gründe dafür sind sowohl in der begrenzten Lebensdauer unter widrigsten Bedingungen im Bohrkopf, dem komplexen Aufbau der Messkette als auch in den wirtschaftlichen Betrachtungen zu finden. Durch eine detaillierte Analyse der mechanischen Komponenten von unterschiedlichen Diskensystemen, bestehend aus dem eigentlichen Schneidwerkzeug, der Werkzeugbefestigung und dem Diskengehäuse werden mögliche Messstellen definiert. Auf Basis dieser Auswertung werden verschiedene Sensortechnologien untersucht bzw. ein eigenes Sensordesign ausgearbeitet. Unter Verwendung eines speziell konstruierten Versuchsaufbaus werden die unterschiedlichen Sensoren unter Laborbedingungen getestet und evaluiert. Nach abgeschlossener Versuchsphase im Labor sind Versuche am DCTR-Schneidprüfstand der Fa. Herrenknecht durchgeführt worden, welche die Einsatztauglichkeit der entwickelten Sensoren zur Erfassung der Diskenkräfte belegen. Um die Implementierung des Messsystems an einer Tunnelvortriebsmaschine zu evaluieren, wurden im Zuge des Boßler Tunnelprojekts zwei Schneiddisken instrumentiert. Die Auswertung dieser Messdaten, welche nach über 900 m zurückgelegtem Vortrieb erfasst worden sind, zeigt die Funktionstüchtigkeit des Systems unter realen Vortriebsbedingungen. Mit der Entwicklung dieses Diskenkraftmesssystems wird ein Werkzeug für die detaillierte Erfassung der Belastungen an Schneidwerkzeugen bereitgestellt, welche als Basis für weitere Entwicklungen von Tunnelvortriebsmaschinen dienen kann. Der geplante Einsatz dieses Messsystems auf mehreren Tunnelvortriebsmaschinen wird Messdaten bereitstellen, welche als Basis für wissenschaftliche Untersuchungen der Zusammenhänge von Schneidkraft und zu lösendem Gestein herangezogen werden können.

KW - disc cutter load

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KW - TBM

KW - disc cutter load monitoring system

KW - TBM

KW - Tunnelbohrmaschine

KW - Diskenkraftmessung

KW - Diskenkraft

KW - Schneidkraft

M3 - Dissertation

ER -