Welche Kupplung ist die richtige?

Bei einem Drehmoment-Messflansch handelt es sich um einen Präzisionsaufnehmer, mit dem sich sehr kleine Messunsicherheiten realisieren lassen. Dazu sind jedoch bestimmte Voraussetzungen zu erfüllen. Am wichtigsten ist die Minimierung der auf den Aufnehmer wirkenden parasitären Belastungen, welche unter anderem durch Ausrichtfehler im Antriebsstrang entstehen. So erzeugt ein radialer Parallelversatz der am Messflansch montierten Wellenenden eine Radialkraft sowie ein Biegemoment auf den Aufnehmer. Ein radialer Winkelversatz bewirkt ein Biegemoment und ein Axialversatz hingegen erzeugt sowohl eine Axialkraft als auch ein Biegemoment.

Parasitäre Belastungen ausgleichen

In der Praxis treten sämtliche Versätze und damit auch parasitäre Belastungen gleichzeitig auf. Die möglichst genaue Ausrichtung des Wellenstrangs löst das Problem nur bedingt, da die hierbei vorhandenen Toleranzen die komplette Eliminierung der Versätze verhindern. Aus diesem Grunde ist es, insbesondere bei höheren Drehzahlen, erforderlich, zusammen mit dem Aufnehmer drehsteife, ansonsten aber elastische Ausgleichskomponenten einzubauen. Diese kompensieren die verbleibenden Versätze fast vollständig. Der Einsatz solcher Ausgleichskomponenten dient nicht nur der Präzision des Aufnehmers, sondern schützt gleichzeitig auch die im Wellenstrang verbauten Lager vor höherem Verschleiß.

Kupplungen als Ausgleichskomponenten

Eine als Ausgleichskomponente zum Einsatz kommende Kupplung besteht aus zwei Elementen, die als spielfreie Kardane wirken. Auf diese Weise lassen sich nicht nur der Winkel- und Axialversatz, sondern auch der Parallelversatz kompensieren. Die kompakteste Form einer solchen Ausgleichskomponente ist die Doppelkupplung, bei der die zwei als Kardan wirkenden Elemente (Halbkupplungen) unmittelbar aneinander montiert werden. Durch den geringen Abstand zwischen den beiden Elementen können nur kleine Versätze kompensiert werden. Größere Versätze erfordern größere Abstände.

Überlegungen hinsichtlich der von der Kupplung zu übernehmenden Aufgaben sowie das Bestreben nach einem möglichst einfachen Einbau des Moduls „Drehmoment-Messflansch + Ausgleichskomponente“ in den Wellenstrang führten zu einer Vielzahl von Varianten für Kupplungen und Einbauteile.

Neben einem breiten Sortiment von Drehmoment-Messflanschen bietet HBM auch eine Auswahl von Kupplungen und Einbauteilen an, die einen Großteil der Drehmomentanwendungen abdecken. Die damit zu realisierenden Konfigurationen werden im Folgenden beschrieben.

Konfigurationen

1. Variante mit Doppelkupplung

Bei dieser kompakten Variante können durch größere Versätze sehr schnell große Rückstellkräfte entstehen. Daher ist hier die sorgfältige Ausrichtung des Wellenstrangs besonders wichtig. Das Modul besteht (von links nach rechts) aus den Komponenten Doppelkupplung + Drehmoment-Messflansch

Bild 1: Drehmoment-Messflansch mit Modulflex® Doppelkupplung

Bild 2: Rexnord Modulflex® Doppelkupplung

Bild 3: Mayr ROBA-DS Doppelkupplung

2. Variante mit zwei Halbkupplungen und Spacer

Mit dieser Variante lassen sich auch größere Versätze kompensieren. Darüber hinaus können spezielle Varianten des Spacers zusätzliche Aufgaben übernehmen, wie z. B. den Schutz des Drehmoment-Messflansches gegen hohe Temperaturen in der Antriebswelle.Das Modul besteht (von links nach rechts) aus den Komponenten Halbkupplung + Spacer + Halbkupplung + Drehmoment-Messflansch

Bild 4: Drehmoment-Messflansch mit 2 Modulflex® Halbkupplungen und Spacer

3. Variante mit zwei Halbkupplungen und Drehmoment-Messflansch als Spacer

Das Modul besteht (von links nach rechts) aus den Komponenten Halbkupplung + Drehmoment-Messflansch + Adapter + Halbkupplung

Bild 5: Drehmoment-Messflansch zwischen zwei Modulflex® Halbkupplungen


Mit dieser Variante lassen sich ebenfalls größere Versätze kompensieren, gleichzeitig ist diese Konfiguration sehr platzsparend.

Für den Einbau des jeweiligen Moduls in den Wellenstrang ist es meist notwendig vom Anschlussflansch des Aufnehmers bzw. der Kupplung auf die Welle zu adaptieren. Hierzu empfiehlt sich die Benutzung einer weiteren speziellen Komponente, welche auf der einen Seite die Flanschverbindung und auf der anderen Seite eine Klemmvorrichtung für die Welle besitzt (Klemmnabe). Je nach vorliegenden Einbaubedingungen können diese Komponenten einzeln oder paarweise eingesetzt werden, im zweiten Fall auch mit unterschiedlichen Bohrungen für unterschiedliche Wellendurchmesser. Bild 6 zeigt ein solches Beispiel. Das hier dargestellte Modul besteht (von links nach rechts) aus den Komponenten Klemmnabe + Doppelkupplung + Drehmoment-Messflansch + Klemmnabe

Bild 6: Drehmoment-Messflansch mit Modulflex® Doppelkupplung sowie zwei Koniclamp® Klemmnaben mit integrierter Abdrücktechnik

Bild 7: Aufbau eines kompletten Moduls gemäß Bild 6

Bildquellen:

Bild 1 und 2 sowie 4 bis 7: Rexnord GmbH
Bild 3: Chr. Mayr GmbH & Co. KG

Autor der Artikels

Klaus Weissbrodt
Product and Application Manager Torque Applications, HBM Test and Measurement

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