Nicht Schaltbare Kupplungen

Nicht alle Kupplungen sind gleich: Smart Engineering erfüllt die technischen und wirtschaftlichen Voraussetzungen.

Biegebeanspruchungen, Drehmomentschocks, Eigenfrequenz und Resonanzen: Alle Maschinenbauteile in Antriebsanlagen - also Vorderachsen, Achsen, Lagern und Kupplungen - müssen diesen Belastungen aushalten. Die Kopplung erhält eine wesentliche und systemrelevante Funktionalität, die sie im Laufe der Entwicklungsarbeit immer besser ausfüllt. Im Regelfall werden durch eine Kopplung zwei Wellenenden verbunden: eine Koppelhälfte auf der Antriebsseite, die Arbeitsmaschine, eine Koppelhälfte auf der Antriebsseite, der Stromverbraucher.

Mit der Kopplung werden die Kraft der Arbeitsmaschine, die Rotationsbewegung und letztlich ein Moment zwischen den beiden Achsen übertragen. Wenn sich die Konstrukteure für eine Verbindung entscheiden, leiten sie zwei Grundideen: Welche Rolle spielt die Verbindung? Welche Voraussetzungen muss es innerhalb des Netzwerks erfüllen? Mit Hilfe der Prüffunktion wird die Art der zu verwendenden Verbindung festgelegt. Die Kupplungen sind in schaltbare und nicht schaltbare Kupplungen untergliedert.

Es wird unterschieden zwischen denen, die nur im Stand geschalten werden können und solchen, die während des Betriebes ein- und ausgeschaltet werden können. Darüber hinaus gibt es besondere Systemanforderungen. Dabei handelt es sich um die technischen Voraussetzungen wie das Eigengewicht der Verbindung, ihre Trägheitsmomente und die Verhinderung von Vibrationen durch Ungleichgewicht. Dabei sind aber auch ökonomische Erfordernisse zu berücksichtigen, wie z.B. die Montagekosten, die Instandhaltungsintensität und die Austauschkosten.

Steife Kupplungen, wie die Lamellenkupplung, kompensieren Fehlausrichtungen nicht und übertragen Torsionsschwingungen ohne Dämpfung. Steife Kupplungen finden sich oft, wenn Wellenteile zu Langwellenzügen zusammengefügt werden, z.B. in Getrieben. Weil es bei diesen Kupplungen keine Relativbewegungen gibt, sind sie besonders verschleißt. Allerdings ist die Festigkeit dieser Kupplungen wenig veränderlich und kaum verstellbar. Häufige Erscheinungsformen dieser Formschluss-Kupplungen sind Zahnradkupplungen, Lamellenkupplungen aus Stahl, Kreuzgelenkkupplungen oder Kugelgelenk-Kupplungen.

Flexible Kupplungen, wie beispielsweise Klauenkupplungen, haben neben der Drehmomentübertragung vom Antrieb auf die angetriebene Maschine die Funktion, winklige, radiale und axiale Wellenverlagerungen in definierten Bereichen zu kompensieren. Mit zunehmender Komplexität der Aufgabenstellung muss die Verbindung umso sorgfältiger gewählt werden. So können beispielsweise Bolzen- und Krallenkupplungen axiale Verschiebungen, Winkel- und Radialverlagerungen auffangen. Diese gehören zur Gruppe der semi-elastischen Kupplungen und werden im Allgemeinen in Antriebsstrang mit Elektromotor mit relativ gleichmäßigem Drehmomentverhalten verwendet.

Torsionsfähige und besonders elastische Kupplungen können Drehschwingungen und Drehmomentschocks unterdrücken. Mit der Wahl und Einstellung der Drehsteifigkeit der Verbindung kann die Eigenfrequenz des Antriebsstranges beeinflußt und unvermeidbare Resonanzpunkte in einen unkritischen Bereich verlagert werden. Die Konstruktion einer drehelastischen Verbindung konzentriert sich daher sowohl auf die Festigkeits- als auch auf die Dämpfungseigenschaften.

Eine Anwendung: das BHKW, bei dem beispielsweise ein Gasmotor über eine drehelastische Kopplung mit einem Synchrongenerator zur Elektrizitätserzeugung gekuppelt wird. Bei steigenden produktionstechnischen Ansprüchen an die Kopplung können auch die betriebswirtschaftlichen Ansprüche anwachsen. Der Grund dafür ist, dass konventionelle Hochleistungskupplungen kostspielig sind und die Instandhaltung und der Ersatz der Pakete zeitaufwendig sein können.

Die neuen Kupplungsgenerationen nehmen beide Bedarfsdimensionen auf. Beispielsweise können bei in Serie geschalteten Elastomerpuffern die Festigkeit einzeln angepasst, aber auch die elastische Lagerung im montierten Zustand ersetzt werden.