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Mar 12, 2023

Ein kurzer Blick auf Spezialkupplungen

Von Mike Santora | 15. September 2015 Vorteile der Verbundscheibe von Zero-Max

Von Mike Santora | 15. September 2015

Zu den Vorteilen der Verbundscheibenkupplungen von Zero-Max gehören die Absorption von Stößen und Vibrationen, die Fähigkeit zur Fehlausrichtung, die elektrische Isolierung sowie die Vermeidung von Ermüdung und Reibverschleiß.

Spezielle Umgebungen und Anwendungen erfordern Kupplungen, die die übliche Drehmomentübertragung und Fehlausrichtung bewältigen, jedoch über einige zusätzliche Funktionen verfügen.

Die meisten Lamellenkupplungen verwenden ein Lamellenpaket aus Metall. Die Verbundlamellenkupplung von Zero-Max verwendet jedoch ein einzigartig geformtes Lamellenpaket, das aus einem Verbundwerkstoff und nicht aus Metall besteht. Dieser Verbundwerkstoff bietet eine Alternative zu Metallscheibenkupplungen. Zu den Vorteilen gehören die Absorption von Stößen und Vibrationen, die Fähigkeit zur Fehlausrichtung, die elektrische Isolierung sowie die Vermeidung von Ermüdung und Reibverschleiß. Scheibenkupplungen aus Metall mögen anfangs günstiger sein, aber die Gesamtkosten für Scheibenkupplungen aus Verbundwerkstoffen sind in der Regel niedriger, da sie wartungsfrei und für eine lange Lebensdauer ausgelegt sind.

Der Ausgleich von Fehlausrichtungen ist ein kritischer Aspekt einer flexiblen Scheibenkupplung. Eine Fehlausrichtung zwischen gekoppelten Wellen ist häufig auf Fertigungstoleranzen, unsachgemäße Installation oder Belastungen des Systems zurückzuführen. Ingenieure sollten regelmäßig die seitliche, winkelige und axiale Fehlausrichtung zwischen Wellen überprüfen, um festzustellen, ob die ausgewählte Kupplung der Aufgabe gewachsen ist. Es ist wichtig, die Fehlausrichtungsbewertung sowie die Steifigkeitsbewertung einer Kupplung zu kennen. Je steifer eine Kupplung ist, desto stärker wird die Fehlausrichtung der Reaktionslast auf die gekoppelten Elemente übertragen. Diese Reaktionsbelastungen wirken sich negativ auf die Lebensdauer des Systems aus. Um diese Reaktionsbelastungen zu begrenzen, sind die Zero-Max-Verbundscheibenkupplungen radial weniger steif als Metallscheibenkupplungen. Daher übertragen sie geringere Reaktionslasten auf die gekoppelten Geräte und erhöhen so die Lebensdauer der angeschlossenen Komponenten.

Wie viel Fehlausrichtung ein System bewältigen kann, bestimmt die Wahl zwischen einer Single-Flex-Kupplung (ein flexibles Lamellenpaket) und einer Double-Flex-Kupplung (zwei flexible Lamellenpakete). Eine Single-Flex-Kupplung ist zwar kompakter als die Double-Flex-Variante, weist jedoch eine geringere Fehlausrichtungskapazität und höhere Reaktionslasten auf. Ein häufiges Missverständnis besteht darin, dass Single-Flex-Scheibenkupplungen seitliche Fehlausrichtungen nicht ausgleichen können. Obwohl dies für Metallscheibenkupplungen gilt, ermöglicht die Konstruktion des in der Zero-Max CD-Kupplung verwendeten Lamellenpakets, dass die Single-Flex-CD-Kupplung begrenzte seitliche Fehlausrichtungen ausgleichen kann. Dadurch können Konstrukteure eine Single-Flex-Scheibenkupplung in Konstruktionen verwenden, in denen möglicherweise kein Platz für eine Double-Flex-Kupplung vorhanden ist.

Zylindrische Buchsen ermöglichen die Befestigung von Hohlwellen-Untersetzungsgetrieben und anderen Hohlwellenverbindungen an allen metrischen und zölligen Vollwellendurchmessern.

Zahnkupplungen sind eine Art mechanische Vorrichtung zur Übertragung von Drehmomenten zwischen zwei Wellen, die nicht kollinear sind. Die Kupplung besteht typischerweise aus zwei flexiblen Gelenken, von denen eines an jeder Welle befestigt ist. Diese Gelenke sind oft durch eine dritte Welle, die sogenannte Spindel, verbunden.

Die meisten Gelenke bestehen aus einem Innen-/Außenzahnradpaar mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1. Die Zahnflanken und der Außendurchmesser des Außenzahnrads sind ballig, um eine Winkelverschiebung zwischen den beiden Zahnrädern zu ermöglichen. Mechanisch entsprechen die Zahnräder rotierenden Splines mit verändertem Profil. Wegen der relativ großen Zähne werden sie Zahnräder genannt. Zahnkupplungen sind im Allgemeinen auf Winkelfehler von 4 bis 5° beschränkt.

Zahnkupplungen gibt es üblicherweise in zwei Varianten: Flanschhülse und durchgehende Hülse. Flanschzahnkupplungen bestehen aus kurzen Hülsen, die von einem senkrechten Flansch umgeben sind. Auf jeder Welle wird eine Hülse angebracht, sodass die beiden Flansche einander gegenüberstehen. Eine Reihe von Schrauben oder Bolzen in den Flanschen halten sie zusammen. Bei Zahnkupplungen mit durchgehender Hülse werden Wellenenden miteinander verbunden und aneinander gestoßen, die dann von einer Hülse umhüllt werden. Diese Hülsen bestehen oft aus Metall, können aber auch aus Nylon hergestellt werden.

Eingelenkige Zahnkupplungen dienen der Verbindung zweier nominell koaxialer Wellen. In dieser Anwendung wird das Gerät als flexible Zahnradkupplung oder flexible Kupplung bezeichnet. Das Einzelgelenk ermöglicht kleinere Fehlausrichtungen wie Installationsfehler und Änderungen der Wellenausrichtung aufgrund der Betriebsbedingungen. Diese Arten von Zahnkupplungen sind im Allgemeinen auf Winkelfehler von 1⁄4 bis 1⁄2° beschränkt.

Magnetkupplungen übertragen Drehmomente ohne physikalische mechanische Verbindung. Dadurch eignen sie sich für Flüssigkeitspumpenanwendungen, da die Verbindung durch dünne Barrieren hindurch hergestellt werden kann, was dazu beiträgt, eine hermetisch dichte Drehdurchführung aufrechtzuerhalten.

Da sich die Kupplungsteile nicht berühren, ist der Verschleiß praktisch nicht vorhanden und durch die Verwendung von Permanentmagneten ist keine externe Stromquelle erforderlich. Magnetkupplungen verfügen außerdem über eine eingebaute Sicherheitsfunktion, die bei Überlastung der Kupplung dazu führt, dass diese in die nächste Position wechselt und weiterfährt.

Magnetkupplungen können in der Regel nur leichte Drehmomentlasten und Anwendungen mit langsamen Starts oder geringer Rotationsträgheit der angetriebenen Seite des Systems bewältigen. Sie haben angesichts ihrer relativ geringen Drehmomentbelastung auch einen recht großen Durchmesser. Die Kupplungen weisen außerdem moderate radiale Belastungen auf die Stützlager auf.

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