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antriebstechnik 10/2017

antriebstechnik 10/2017

KUPPLUNGEN UND BREMSEN

KUPPLUNGEN UND BREMSEN Die machen das Rennen Kupplungen bringen Höchstleistung in Rennsportprüfständen Die Entwicklung moderner Antriebsstränge für die Motorrad- und Automobil- Industrie stellt die Konstrukteure vor enorme Herausforderungen. Testprüfstände spielen in diesem Umfeld eine sehr wichtige Rolle. Die dort verbauten Komponenten wie Kupplungen müssen dabei oftmals Höchstleistungen erbringen. Kupplungshersteller R+W bietet hierfür entsprechende Lösungen. E xtremste Tests, unterschiedlichste Prüfverfahren sowie genaueste Messergebnisse – Prüfstände müssen allerhand leisten. Das erfordert wiederum effiziente, leistungsfähige und sicher arbeitende Maschinenkomponenten, wie z. B. Kupplungen. Um für die verschiedensten Prüfstände sowie deren spezifischen Anforderungen die passende Kupplung bereitzustellen, müssen die Kupplungshersteller bei der Auslegung und Entwicklung ein komplexes Geflecht von technischen Vorgaben berücksichtigen. Aspekte wie Drehmomente, Drehzahlen, Wuchtgüten, Steifigkeiten, Wellenversätze, Trägheitsmomente oder der zur Verfügung stehende Bauraum seien an dieser Stelle nur beispielhaft erwähnt. In einem Fall, bei diesem sich ein führender Motorradhersteller an die R+W Antriebselemente GmbH wandte, mussten darüber hinaus höchste Ansprüche an Wiederholgenauigkeit, Regelungsgüte und Systemdynamik erfüllt werden, damit seine Hochleistungs-Rennsportmotoren sicher auf einem Aggregate- Prüfstand getestet und überprüft werden Dirk Hasenstab ist Mitarbeiter im Vertrieb/ Marketing bei der R+W Antriebselemente GmbH in Klingenberg konnten. Ein komplexes Unterfangen, bei diesem eine spezielle Sonderkupplung von Nöten war. Leichtbauweise und Hochleistungsmaterialien Rennsportprüfstände unterscheiden sich in ihrem Grundaufbau nur unwesentlich von den Prüfständen, die von Herstellern von Serienfahrzeugen eingesetzt werden. Im Gegensatz zu einem Serienfahrzeug war der konkrete Einsatzfall hinsichtlich der hohen Belastungen jedoch extremer und zudem außerordentlich präzise definiert. Es mussten 700 Nm Nenndrehmoment torsionssteif, präzise und spielfrei bei 16 000 min -1 übertragen werden. Zum Verbinden der Wellen sowie zum Ausgleich von axialen, lateralen und angularen Achsversätzen, musste die Kupplung in doppelkardanischer Bauform so kompakt wie möglich ausgeführt sein. Eine sehr hohe Wuchtgüte und ein Gesamtgewicht von unter 5 kg sollten darüber hinaus bei der Kupplungskonstruktion beachtet werden. Die geforderte Präzision der Applikation zeigt sich u. a. auch am zusätzlichen Nachwuchten des kompletten Aggregate-Prüfstands. Trotz der geforderten feingewuchteten Ausführung, müssen für das perfekte Zusammenspiel der Komponenten am Prüfstand nachträgliche Masseveränderungen an der gewuchteten Kupplung vorgenommen werden können. Den R+W-Ingenieuren ist es gelungen eine Sonderlösung auf Basis ihrer Lamellenpräzisionskupplung der Baureihe LP3 zu entwickeln, die den hohen Anforderungen entspricht. Gefertigt aus Hochleistungsmaterialien und ausgestattet mit rotationssymmetrischen Konusklemmnaben gewährleistet die kompakte Leichtbau-Kupplung eine sichere und spielfreie Drehmomentübertragung – bei Einhaltung der geforderten Bauraum- und Gewichtsbegrenzung. Eine zusätzliche Feinwuchtung stellt darüber hinaus die geforderte Wuchtgüte sicher. Zur Erreichung der Gesamtgenauigkeit wurden von R+W zudem spezielle Wuchtbohrungen an der Kupplung zum nachträglichen Einschieben von Wuchtgewichten empfohlen und eingebracht. Somit können beim Nachwuchten des kompletten Aggregate-Prüfstands Masseveränderungen an der Kupplung vorgenommen werden. Potenzielle Wellenversätze werden überdies durch die torsionssteifen Lamellenpakete ausgeglichen. Die robuste und besonders leistungsstarke Neuentwicklung ermöglicht es somit dem Betreiber, die Hochleistungsmotoren auf Herz und Nieren zu testen und auf die Rennstrecke zu bringen. Sonderlösung zum Überlastschutz Ein weiteres Beispiel für Kupplungen im Prüfstandsbau sind drehmomentbegrenzende, mechanische Sicherheitskupplun-

01 Lamellenkupplungen der Modellreihe LP sind robust und torsionssteif und können in verschiedenen Ausführungen und Größen bezogen werden gen. Diese schützen Antriebsstrangkomponenten, wie z. B. Getriebe oder Drehmomentmessflansche, im Falle eines Maschinencrashs vor Drehmomentüberlastungen und deren potenziellen Schäden. Stillstandszeiten werden somit verringert und die Verfügbarkeit und Leistungsfähigkeit der Anlage wird hierdurch erhöht. Eine Sondersicherheitskupplung war z. B. für einen R+W-Kunden aus dem Automotive-Bereich die richtige Kupplung. Auch für diese Applikation mussten besondere Anforderungen hinsichtlich Design, Baugröße, Drehmoment und Drehzahlen beachtet werden. Das Ergebnis der Zusammenarbeit ist eine Weiterentwicklung einer Industrie-Sicherheitskupplung aus der Baureihe ST. Diese Modellreihe verfügt über robuste Schaltsegmente, welche gleichmäßig am Umfang verteilt sind, und ist für besonders hohe Drehmomente ausgelegt. Dies war auch bei der geforderten Sonderausführung wichtig, denn diese sollte nicht nur bis max. 7 000 min -1 zuverlässig laufen, sondern auch bei einem Abschaltmoment von 2 000 Nm im Überlastfall An- und Abtriebsseite sicher trennen. Die Sonderanfertigung ist im Vergleich zu den Standard ST-Kupplungen jedoch kompakter. Dies erlaubt die Integration auf kleinstem Bauraum. Den Kundenanforderungen entsprechend weist die Sonderlösung bei Außenabmessungen von lediglich 200 mm Durchmesser und einer Gesamtlänge (inklusive Anbauteilen) von 263 mm eine Leistungsdichte von bis zu 3 000 Nm bei max. 7 000 min -1 auf. Neben den beschränkten Einbaumaßen berücksichtigt diese auch die Verbindung zu diversen weiteren Bauteilen wie Bremsscheiben oder speziellen Flanschanschlüssen für Messgeräte. Im Gegensatz zu einem vorher eingesetzten Produkt wurden die Zusatzkomponenten in der Planung von R+W integriert. Ein eingebautes Lamellenpaket kann zudem gewisse Achsversätze ausgleichen. Durch diese Maßnahmen konnte der Anwender nicht nur Bauteile und somit Masse einsparen, sondern letztlich auch Kosten. 02 Bei den Sicherheitskupplungen der Baureihe ST werden robuste Schaltsegmente am Umfang der Kupplung angebracht Variantenvielfalt und Optimierung Industrie-Sicherheitskupplungen der Modellreihe ST arbeiten als federbelastete Formschlusskupplungen und wurden im Standard für Drehmomente bis 250 000 Nm ausgelegt. In Sonderausführungen sind jedoch auch weitaus höhere Ausrückdrehmomente möglich. Möglich wird dies durch robuste Schaltsegmente, die gleichmäßig am Umfang der Kupplung angebracht werden. Kommt es zu einer Drehmomentüberlast, drücken sich die Kugeln im vorgespannten Schaltsegment axial aus den Kalotten und veranlassen eine dauernde Trennung und Freischaltung der An- und Abtriebsseite. Mithilfe einer zusätzlichen Schaltscheibe kann die Kupplung mittels Endschalter überwacht werden. Die Wiedereinrastung erfolgt durch axialen Druck auf den Schaltstößel der Segmente. Das voreingestellte Ausrückdrehmoment kann mit wenigen Handgriffen, wenn nötig, auf veränderte Bedürfnisse geändert werden. So unterschiedlich wie die individuellen Anforderungen ist auch das Lieferprogramm von R+W. Neben den erwähnten Baureihen sind z. B. auch kleinere Sicherheitskupplungen für Drehmomentbereiche von 0,1 bis 2 800 Nm verfügbar. Verschiedenste Metallbalg-, Elastomer-, Zahnkupplungs- und Gelenkwellenversionen bieten Anwendern darüber hinaus für viele Anwendungsfälle die passende Lösung. Mit Blick auf künftige Trends und stetig steigende Anforderungen verfügt das Unternehmen über eine separate Abteilung für Neuentwicklungen und Sonderlösungen nach Kundenwunsch. Eigene statische und dynamische Prüfstände ermöglichen den Ingenieuren hierfür umfassende Möglichkeiten für umfangreiche Produkttests. Fotos: Aufmacher: Audi AG, Stahlschmidt-SSP Copyright www.rw-kupplungen.de BEST OF Vier Kategorien: › Produkte aus Stahl › Stahl im Bauwesen › Stahl-Design › Stahl in Forschung und Entwicklung Sonderpreis: Klimaschutz und Ressourceneffizienz Preisgelder: 60.000 Euro Teilnahme kostenfrei Einsendeschluss: 26. Januar 2018 Mehr Informationen: stahl-innovationspreis.de antriebstechnik 10/2017 23 Wirtschaftsvereinigung Stahl.indd 1 06.09.2017 20:13:41

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