Flexible Antriebswellenkupplungen: So passen Sie Typ, Drehmoment und Fehlausrichtung an

Eine Rollenpresse in einem Zementwerk und eine 200-W-Servoachse in einer Verpackungslinie werden beide als flexible Antriebswellenkupplung bezeichnet. Es handelt sich nicht um die gleiche Komponente, und wenn man sie als austauschbar betrachtet, kommt es zu einer Überlastung der Wellen, einem frühzeitigen Ausfall der Lager und einer Maschine, die lauter läuft als am Tag der Inbetriebnahme.

Die kurze Antwort: Wählen Sie die Kupplung anhand der Fehlausrichtung aus, die sie absorbieren muss, und des Drehmoments, das sie tragen muss, und grenzen Sie dann das Feld anhand von Geschwindigkeit, Torsionssteifigkeit, Umgebung und Installationstoleranz ein. Preis und Regalverfügbarkeit stehen an letzter Stelle, nachdem diese fünf Filter angewendet wurden.

Hinter einem Namen verbergen sich drei verschiedene Produkte

Der Begriff deckt mindestens drei Hardwareklassen ab, und jede davon scheitert aus ihren eigenen Gründen.

• Flexible Kupplungen innerhalb eines Antriebsstrangs, montiert zwischen einer Getriebeausgangswelle und der Welle der angetriebenen Maschine. Die Aufgabe besteht darin, das Drehmoment zu übertragen und gleichzeitig verbleibende Fehlausrichtungen zu tolerieren, die durch Setzungen des Fundaments, thermisches Wachstum oder Montage entstehen.
• Flexible Antriebswellen, also Kardan- oder Gelenkwellen. Diese kommen zum Einsatz, wenn die beiden Wellenenden weit auseinander liegen oder sich der Arbeitswinkel während des Betriebs ändert, wie etwa bei Mühlenspindeln, Propellerwellen und Off-Highway-Antriebssträngen.
• Präzisionswellenkupplungen an Servo- und Positionierachsen, kurze drehsteife Elemente zwischen einem Motor und einer Kugelumlaufspindel oder einem Getriebeeingang, bei denen Spiel wichtiger ist als Fehlausrichtung.

Wenn Sie die Klasse falsch wählen, wird die Installation auch durch sorgfältige Dimensionierung nicht gerettet. Eine für eine kleine Encoderlast ausgelegte Balkenkupplung, die an einem 30-kW-Förderer angebracht ist, ermüdet innerhalb von Wochen, da sowohl das Drehmoment als auch die Seitenlasten weit außerhalb ihres Auslegungsbereichs liegen.

Vergleichen Sie Familien, bevor Sie die Preise vergleichen

Bei den meisten Auswahlargumenten geht es in Wirklichkeit darum, welche Familie für die Aufgabe geeignet ist. Bei der folgenden Tabelle handelt es sich um eine Auswahlhilfe und nicht um ein Datenblatt.

Alles, was nicht in der Tabelle enthalten ist, einschließlich Lamellenpaket-, Ketten- und Gitterdesigns, ist eine Variation derselben Logik: flexibles Element, zwei Naben und ein definierter Satz zulässiger Verschiebungen.

Schwere Antriebe: Drehmoment und Fehlausrichtung kommen zusammen

Walzwerke, Kranaufzüge, Drehrohröfen und Brecher haben ein gemeinsames Muster: hohes Drehmoment, mäßige Geschwindigkeit und Fehlausrichtung, die sich je nach Last und Temperatur ändert. Eine Trommelzahnkupplung mit balligen Zähnen ist in der Regel der Ausgangspunkt, da sie etwa 0,5 bis 1,5 Grad Winkelversatz pro Zahneingriff bewältigt und gleichzeitig ein sehr hohes Drehmoment in einem kompakten Gehäuse überträgt, und weil dieselbe Einheit mit einem Bremsrad oder einer Bremsscheibe geliefert werden kann, bei der die Maschine zwangsläufig gestoppt werden muss.

Wenn es im Arbeitszyklus zu häufigen Stoßspitzen kommt, ist eine Serpentinenfederkupplung oft besser geeignet. Das Federgitter absorbiert Spitzendrehmomente, die eine Zahnkupplung direkt auf Zähne, Keile und Lager übertragen würde.

RSK-GICL breite Trommelzahnkupplung für hohe Lasten Trommelzahnkupplung mit hohem Drehmoment, die Winkel- und Radialverschiebungen aufnimmt; Geeignet für Hochlast- und Hochgeschwindigkeitsantriebe, bei denen Schmierung und Wartung akzeptabel sind. Produkt anzeigen →

Große Spannweiten und wechselnde Winkel erfordern eine Welle, keine Kupplung

Wenn der Abstand zwischen Fahrer und Arbeitsmaschine in Metern gemessen wird oder sich der Arbeitswinkel während des Betriebs ändert, ist eine Kurzkupplung nicht geeignet. Ein einzelnes Universalgelenk überträgt keine konstante Geschwindigkeit: Die Ausgangsgeschwindigkeit schwankt zweimal pro Umdrehung, und die Schwankung nimmt mit dem Gelenkwinkel zu. Zwei Gelenke, die so angeordnet sind, dass beide Winkel gleich sind und die Joche richtig phasengesteuert sind, heben diese Schwankung auf, weshalb eine doppelte Kardanwelle normalerweise die Wahl für Mühlenspindeln, Propellerwellen und Antriebsstränge schwerer Fahrzeuge ist.

Halten Sie beide Gelenkwinkel gleich und so klein wie möglich. Ein paar Grad Unterschied zwischen den beiden Enden reichen aus, um einen Torsionsimpuls zu erzeugen, der sich in Geräuschen, Verschleiß und lockeren Befestigungselementen bemerkbar macht, lange bevor etwas kaputt geht.

RSK-SWC BF großes Teleskopflansch-Universalgelenk Großflächiges Teleskopflansch-Universalgelenk für die Kraftübertragung bei hohen Lasten, das große Winkelfehlausrichtungen mit hoher Effizienz und einfacher Wartung in rauen Umgebungen ausgleicht. Produkt anzeigen →

Servoachsen: Steifigkeit schlägt Flexibilität

Bei einer Servoachse kehren sich die Prioritäten um. Das Drehmoment ist bescheiden, aber die Positionsgenauigkeit wird in Bogenminuten gemessen, daher benötigt die Kupplung eine hohe Torsionssteifigkeit, kein Spiel und eine geringe Trägheit. Hier kommen Balken-, Faltenbalg-, Membran-, Backen- und Kreuzschieberkonstruktionen vor, und die Unterschiede sind wichtig: Eine Balgkupplung erhöht die Steifigkeit, eine Backenkupplung sorgt für Dämpfung und eine Oldham-Kupplung löst einen radialen Versatz, den die anderen Konstruktionen nicht können. Für diese Achsen gruppiert das flexible Kupplungssortiment die fünf Familien nach Steifigkeit und Fehlausrichtung, sodass der Vergleich innerhalb einer Produktfamilie bleibt.

RSK-CPPC Parallelwellenkupplung aus hochsteifer Aluminiumlegierung Hochsteife Aluminium-Trägerkupplung für Servo- und Schrittmotoren mit spaltfreier Klemmung und Ausgleich von Radial-, Winkel- und Axialabweichungen. Produkt anzeigen →

Fehlausrichtung ist eine Größe, keine Meinung

Lieferanten veröffentlichen maximale Winkel-, Radial- und Axialwerte. Behandeln Sie diese Werte als Grenzwerte unter idealen Bedingungen und nicht als normalen Betriebspunkt. Eine praktikable Feldregel besteht darin, nicht mehr als ein Viertel bis ein Drittel der Nennwinkelkapazität zu verwenden, da die Lagerreaktionskräfte ungefähr proportional zum Winkel ansteigen und die Kupplung selten das einzige flexible Element im Zug ist.

• Der Winkelversatz wird zwischen den beiden Wellenmittellinien über die Kupplungslänge gemessen. Ein Versatz von 0,1 mm über eine Spannweite von 100 mm entspricht bereits etwa 0,06 Grad.
• Radialer oder paralleler Versatz wird am besten von Oldham- und Reifenkonstruktionen absorbiert; Zahnrad- und Bolzenkupplungen tolerieren nur kleine Werte.
• Axiale Bewegung ist oft thermisch. Eine 2 m lange Stahlwelle wächst bei einer Temperaturerhöhung von 60 °C über der Umgebungstemperatur um etwa 1,4 mm, was irgendwo im Zug aufgefangen werden muss.
• Überprüfen Sie die Ausrichtung nach dem Zusammenbau, nicht vorher: Messen Sie erneut, sobald die Rohrleitungen angeschlossen sind und die Maschine mindestens einmal heiß gelaufen ist.

Was Sie einem Lieferanten schicken sollten

Vage Anfragen führen zu sicheren, überdimensionierten Kupplungen, die mehr kosten, mehr wiegen und die Lager stärker belasten. Senden Sie diese acht Punkte und die Auswahlliste beschränkt sich normalerweise auf einen oder zwei Typen:

1. Nenn- und Spitzendrehmoment sowie der Servicefaktor, den Ihr Anwendungsstandard erfordert.
2. Geschwindigkeitsbereich, einschließlich aller Übergeschwindigkeits- oder Hochlaufbedingungen.
3. Wellendurchmesser, Keilnut- oder Klemmdetails und die erforderliche Passung.
4. Maximaler Winkel-, Radial- und Axialfehler, der nach der Ausrichtung erwartet wird.
5. Wellenendetrennung und ob die Kupplung für die Lagerwartung entfernt werden muss.
6. Umgebung: Temperatur, Öl, Staub, Spritzwasser, Salznebel, Gefahrenbereich.
7. Wuchtgrad und zulässige Restunwucht bei hoher Drehzahl.
8. Ob ein Bremsrad, eine Bremsscheibe oder ein Überlastauslöser benötigt wird.

Beschaffungsrisiken, die es zu prüfen gilt

• Die Drehmomentkapazität wird für eine bestimmte Passung und Passfedernut definiert. Eine Klemmnabe auf einer glatten Welle und eine Passfedernabe auf derselben Welle übertragen nicht die gleiche Last.
• Elastomerelemente haben eine Temperaturobergrenze. Eine Kupplung, die in einer Gießerei bei 95 °C auf 80 °C ausgelegt ist, verhärtet innerhalb von Monaten und verliert ihre Dämpfung.
• Austauschbarkeit ist ein echtes Risiko: Zwei Kupplungen mit identischen Bohrungen und Keilnuten können unterschiedliche Nabenlängen haben, sodass Ersatzteile möglicherweise nicht zum vorhandenen Schutz oder Abstandshalter passen.
• Die Wärmekapazität des Bremsrads muss mit der Bremsleistung übereinstimmen, nicht nur mit dem Nenndrehmoment der Kupplung.
• Wenn die Anlage nach DIN oder einer anderen benannten Norm arbeitet, fordern Sie vorab die Zeichnung, das Materialzertifikat und das dynamische Prüfprotokoll an. Eine nützliche Referenz für Typ, Norm und Auswahllogik ist der DIN-Kupplungsauswahlführer.

Jiangsu Rokang Heavy Industry Technology fertigt flexible Antriebskomponenten für die meisten der oben genannten Familien: Kugelkäfig-Gleichlaufgelenkkupplungen, Kardanwellen, Trommelzahnradkupplungen, Standard- und Hochgeschwindigkeits-Membrankupplungen, Servokupplungen, Serpentinenfeder-, Reifen- und Schiffskupplungen mit hoher Elastizität sowie Verriegelungsbaugruppen für schlüssellose Welle-Nabe-Verbindungen. Die Produkte des Unternehmens werden nach Europa, in die USA, nach Russland, in den Nahen Osten und nach Indien exportiert. Die veröffentlichte Anwendungsliste umfasst Kräne, Metallurgie und Walzwerke, Bergbau, Petrochemie, Textilien, Militärschiffe und Schienenfahrzeuge.

Senden Sie die acht oben genannten Datenpunkte mit Ihrer Anfrage, und die Antwort sollte ein Typ, eine Größe und eine Zeichnung sein, nicht nur ein Preis.