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antriebstechnik 3/2019

antriebstechnik 3/2019

KUPPLUNGEN UND BREMSEN

KUPPLUNGEN UND BREMSEN Drum prüfe, wie man sich bindet! Ausgleichskupplungen für unterschiedliche Anforderungen in Prüfständen Um in Prüfständen genaueste Messergebnisse sowie eine exakte Reproduzier- und Skalierbarkeit von Prüfvorgängen zu gewährleisten, müssen Hard- und Softwarekomponenten sorgfältig ausgewählt werden. Erfahren Sie, wie verschieden die Anforderungen dabei sein können und mit welchen Eigenschaften dabei Ausgleichskupplungen als wichtiger integraler Bestandteil im Antriebsstrang von Prüfständen darauf reagieren. Hochgeschwindigkeitsprüfstände spielen in heutigen Prüfszenarien eine immer größere Rolle, da in Testverfahren umfangreiche Kenntnisse über das mechanische Materialverhalten oder die Geräuschentwicklung verschiedenster Werkstoffe oder Komponenten in immer höheren Geschwindigkeitsbereichen gewonnen werden sollen. Drehzahlen von 15 000 min -1 und mehr sind an der Tagesordnung bei diesen High-Speed Prüfständen. Um exakte Messergebnisse ausgeben zu können, legen die Entwickler dieser Testsysteme besonderes Augenmerk auf eine optimale Laufruhe des gesamten Antriebsstranges bei diesen hohen Geschwindigkeiten. Für einzusetzende Ausgleichskupplungen bedeutet das, dass sie durch ihre Bauart den hohen Drehzahlen gerecht werden und Unwucht minimieren müssen, um in der Kombination mit den anderen Bauteilen eine optimale Laufruhe des Antriebsstrangs zu erreichen. Für die Antriebseinheit eines Prüfstandes musste eine Hochgeschwindigkeitskupplung in einem Drehzahlbereich bis zu 16 000 min -1 präzise arbeiten. Zusätzlich sollte die Kupplung über kompakte Abmessungen und dabei über eine höchstmögliche Drehsteifigkeit und Drehmomentkapazität verfügen. Zum Einsatz kommt die Lamellenkupplung Servoflex SFF-050. Deren geschichtete, biegeelastische Lamellen aus rostfreiem Edelstahl bilden ein Lamellenpaket mit ausgeprägter Torsionssteifigkeit. Jörg Melnicky ist Marketingleiter bei der Schmidt-Kupplung GmbH in Wolfenbüttel Die Kupplung mit einem Außendurchmesser von 48 mm baut als einfachkardanische Version mit einer Gesamtlänge von 48,4 mm kurz und erfüllt damit die Forderung nach einer platzsparenden Kupplungslösung gepaart mit einer hohen Leistungsdichte. Denn bei diesen kompakten Abmessungen besitzt die Servoflex eine Nenndrehmomentkapazität von 25 Nm und eine Torsionssteifigkeit von 32 000 Nm/rad. Die spielfreie Kupplung ist für Drehzahlen bis zu 18 000 min -1 ausgelegt. In diesen Hochgeschwindigkeitsprüfständen kommt es nicht selten vor, dass die Ausgleichskupplungen zusätzlich in Wuchtgüte von G 2,5 bei einer definierten Bezugsdrehzahl dynamisch gewuchtet sein müssen. Hohe universelle Verlagerung Werkstoffe von Bauteilen werden häufig auf Prüfständen hinsichtlich ihrer mechanischen Belastbarkeit untersucht. Die Beanspruchungsarten können dabei abhängig vom Bauteil unterschiedlich sein. So können Bauteile auf Zug- und Biegebelastungen, auf entgegengesetzte Verschiebungen, auf Torsionsbeanspruchungen oder durch mehr- 02 achsige äußere Belastungen auf alle drei erwähnten Belastungen zusammen geprüft werden. In einem dieser Materialprüfstände wird der jeweilige Prüfling im letztgenannten Verfahren geprüft. Zur Ver- 24 antriebstechnik 3/2019

KUPPLUNGEN UND BREMSEN 01 bindung der Pulserzylinder mit den Prüflingen musste die Kupplung gemäß der kombinierten Belastungsart eine entsprechend hohe universelle Verlagerungskapazität ermöglichen, um Auswirkungen der Prüflingsverformung auf den Belastungsprozess auszuschließen. Zur Integration der Kupplung stand dabei nur ein knapper axialer Einbauraum zur Verfügung, sodass die einzusetzende Kupplung über kompakte Abmessungen verfügen musste. Aber nicht nur die Anforderung hinsichtlich der universellen Verlagerung und Kompaktheit waren hoch. Robustheit und eine hohe Torsionssteifigkeit sowie eine hohe Drehmomentkapazität – in diesem Fall von 6 000 Nm – waren Grundkriterien an die Kupplung. Zusätzlich wurde eine reibschlüssige Wellenanbindung in Form von Konusnaben gewünscht. Für dieses Anforderungsprofil konzipierte Schmidt-Kupplung 03 die Omniflex RGF 16.32/2. Die Kupplung bietet eine hohe universelle Verlagerungskapazität in Verbindung mit einer kompakten Bauform. Die Erklärung dieser Symbiose liegt in der Kinematik des Kupplungssystems. Dieses beruht auf einem sogenannten Parallellenkersystem. Die Übertragung der Drehbewegung und des Drehmomentes erfolgt bei diesem Kupplungsprinzip mittels zweier um 90° versetzt angeordneter paralleler Lenkerpaare. Sie verbinden die An- bzw. Abtriebseite mit der Mittelscheibe. In den Kupplungsgliedern arbeiten angepasste Gelenklager. Die Kupplung in Spannnabenausführung besitzt mit einem Außendurchmesser von 325 mm und ihrer Nennlänge von 267 mm kompakte Abmessungen. Trotz dieser Kompaktheit ermöglicht sie eine hohe universelle Verlagerungskapazität von angular bis zu 3°, radial von bis zu 20 mm bzw. axial von bis zu 6 mm. Präzision und Dynamik pur im Universalprüfstand Auf Universalprüfständen für Elektromotoren werden Klein- und Servomotoren hinsichtlich Kennzahlen wie Drehmoment, Drehzahl, Spannung oder Reibdrehmoment evaluiert. Die Erfassung dieser liefert dabei wichtige Rückschlüsse auf den Wirkungsgrad des jeweiligen Prüflings. Neben einem geringstmöglichen Massenträgheitsmoment spielt 04 die Präzision der einzusetzenden Kupplung zur Erzielung genauester Messergebnisse eine entscheidende Rolle. Zum Einsatz in solchen Prüfanlagen kommt die Spinplus SP10-A. Die Spinplus bietet neben einer hohen Drehmomentübertragungskapazität und Torsionssteifigkeit ein geringstmögliches Massenträgheitsmoment. Grund hierfür liegt in dem für die Funktionswerte und Leistungsparameter der Kupplung verantwortlichen Funktionselement. Dieses neuartige, im MIM-Verfahren (ein pulvermetallurgisches Formgebungsverfahren) hergestellte Funktionselement ermöglicht den universellen Verlagerungsausgleich – d. h. die Kompensation radialer, axialer und angularer Wellenverlagerungen – in einer Ebene. Diese Fähigkeit verleiht der spielfreien Kupplung den Vorteil einer sehr kurzen Bauform und einer hohen Leistungsdichte, verbunden mit einem minimierten Massenträgheitsmoment. Als eingesetzte Version mit abgesetzten Aluminiumklemmnaben besitzt die Kupplung ein Massenträgheitsmoment von nur 125 gcm 2 . In Verbindung mit ihrer hohen Torsionssteifigkeit erfüllt sie die Forderung nach präzisesten Messergebnissen im dynamischen Bewegungsablauf. Trotz der kompakten Bauform von 40 mm bei einem Außendurchmesser von 39,5 mm ermöglicht die leichte Kupplung einen Wellenverlagerungsausgleich von radial bis zu 0,2 mm, angular von bis zu 1° bzw. axial von bis zu 0,3 mm. Kombinierter angularer und radialer Verlagerungsausgleich Zur Verbindung der Messwelle und dem jeweils zu prüfenden Getriebe in einem Getriebeprüfstand musste die einzusetzende Kupplung die durch Achsabstands- und Positionierungsanpassungen entstehenden kumulierten Winkel- und Parallelverlagerungen ausgleichen. Für diese Aufgabe erweist sich die Loewe GK 35 der Serie Torque als prädestiniert. Diese Kupplung kombiniert die kinematischen Eigenschaften eines Wellengelenkes mit denen einer Kreuzschieberkupplung. Das heißt, das einem Gelenkkreuz ähnelnde Mittelteil der Gelenkkupplung kann in den selbstschmierenden Hochleistungsgleitlagern, die in den jeweiligen Aluminiumklemmnaben eingepresst sind, eine kombinierte Schwenk- und Verschiebebewegung ausführen. Resultierend kompensiert die Kupplung parallele Verlagerungen von bis zu 1,5 mm bzw. Winkelverlagerungen bis zu 3° in einer kurzen Baulänge von 37 mm. Die axial steife Kupplung mit einem Nabenaußenmesser von 35 mm eignet sich für Nenndrehmomente bis 7 Nm. Fotos: Schmidt-Kupplung www.schmidt-kupplung.com 01 Die Omniflex bietet die geforderte Kompaktheit, Verlagerungs- und Drehmomentkapazität im Materialprüfstand 02 Hohe Torsionssteifigkeit und Leistungsdichte bietet die Servoflex im Hochgeschwindigkeitsprüfstand 03 Die Loewe GK ermöglicht den kumulierten Winkel- und Radialverlagerungsausgleich im Getriebeprüfstand 04 Die Spinplus erfüllt die Forderungen nach präzisen Messeergebnissen im dynamischen Prüfprozess antriebstechnik 3/2019 25

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