Version vom 4. Mai 2006, 20:32 Uhr

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Fertigstellung bis zum 28. April 2006

• Meyer1.jpg
• Balgkupplung Meyer2.jpg
• Elektromagnetische bremsen meyer3.jpg

Kupplungen und Bremsen

Einführung

Kupplungen und Bremsen sind wichtige Maschinenelemente. Die Aufgaben der Kupplungen und Bremsen richten sich nach der Funktion und der Wirkweisen. Die Hauptaufgaben bei den Kupplungen ist das übertragen von Rotationsenergien z.b. Drehmomente, Drehbewegungen, und bei den Bremsen sollen Drehbewegungen kontrolliert gebremst bzw. beschleunigt werden. Der Artikel befasst sich Hauptsächlich mit dem Bereich der Kupplungen, bei mehr Interesse siehe den Links. Scheibenbremse , Trommelbremse , Bremsanlage, weitere Literatur siehe Fachbuch Maschinenlemente Roloff Matek Kapitel 13

Funktion

Kupplungen besitzen unterschiedlichste Funktionen, die sich in 4. Kategorien einteilen lassen.

Leistungsfunktion

Kupplungen werden verwendet um eine Verbindung z.B. zwischen der Antreibs-und Abtriebsseite, herzustellen und dort Drehmomenten, Drehbewegungen zu übertragen. Dies geschieht im Formschluss z.B. Klauenkupplung oder im Kraftschluss über Reibung, die mit Druck auf den Reibflächen der jeweiligen Kupplung, erzeugt wird.

Ausgleichsfunktion

Kupplungen gleichen radiale, axiale und winklige Wellenverlagerungen über Gelenke, verstellbare Schiebesitze aus. Elastische Kupplungen mildern und fangen Stöße, durch den Einsatz von elastischen Zwischenglieder, ab.

Schaltfunktion

Weiterhin übernehmen Kupplungen Schaltfunktionen, die durch Fremdbetätigung oder selbstschaltend erfolgen. Das Selbstschalten kann über das Drehmoment, oder über Drehrichtungsänderung erfolgen. Fremdbetätigte Kupplungen brauchen für den Schaltvorgang Signale oder Impulse, die mechanisch, hydraulisch, elektromagnetisch von Ausssen erfolgen müssen. Dieses Signal schaltet dann die Kupplung z.B. in den Leerlauf oder in einer neuen Getriebestufe.

Sicherheitsfunktion

Es gibt Kupplungen, die nur zur Sicherung des Systems verwendet werden. Diese können in 3 Kategorien eingeteilt werden:

• Momentbetätigte Kupplungen:
  Die Kuppplungen unterbrechen bei Überschreiten eines Drehmomentes die formschlüssige Verbindung und dienen so als einfacher Überlastschutz.
• Funktion mit dem Brechbolzen:
  Die Kupplungen besitzen eine festgelegte Sollbruchstelle die bei Überlastung bricht und das System vor Schaden bewahrt. Die Sollbruchstelle kann z.B. bei Kupplungen der Brechbolzen oder ein verbindende Bauteil, das ein geschwächte Stelle besitzt, sein. Die Funktion des Brechbolzen wird auch in vielen anderen Bereichen angewendet.
• Funktion über die Rutschnarbe:
  Die Rutschnarbe besitzt die gleiche Funktion, wird aber nicht bei Überlastung zerstört. Bei Überlastung rasten die Übertragende Bauteile (Kugeln) aus den Eingriffsbereiche in der Kupplung aus und laufen im Leerlauf weiter. Nach dem Rückgang der Belastung rutschen die Kugeln wieder in die Eingrifflächen und übernehmen dann die verbindende Funktion.

Anwendungsgebiete die verschiedene Funktionen anfordern werden über Kombinationen von Kupplungen erbracht, weiterhin erhöhen diese die Effektivität des Systems.

Weiters Informationsmaterial zu den Funktionsprinzipien und zu den einzelnen Bauarten gibt es unter Rooloff-matek Maschinenelemente.

==Vorteile & Nachteile== Muss noch bearbeitet werden.!!!!!!!!!!!!!!!

Zu den Vorteilen:::: Gehört mit zu der Funktion Starre Kupplungen sind zur reinen Kraftübertragung in axialer Richtung vorgesehen. Sie sind nur einsetzbar wenn die zu verbindenen Welle fluchtend auf einer Achse liegen. Diese Kupplungsart kann keinen Ausgleich von Versatz oder Winkeländerungen schaffen. Beispiele für starre Kupplungen sind die Scheibenkupplungen oder eine Wellenkupplung mit einer Kegelhülse.

drehstarre kupplung: Diese Kupplungsart ist in der Lage die zu übertragene Drehbewegung starr zu übertragen und dabei gleichzeitig einen Versatz oder einen Winkelversatz auszugleichen. Das besondere bei den drehstaren Kupplungen ist es, dass die Übertragung auch bei großen Winkelversetzungen auch ohne Verluste Drehmomenten auf der Lastseite geschieht. Man spricht bei den Kupplungen auch von Gleichlaufgelenken (homokinetische Gelenke).

elastische kupplung: Elastische Kupplungen weisen so gut wie alle Eigenschaften der drehstarren Kupplungen auf. Sie können radialen und axialen Versatz ausgleichen und die geforderten Drehmomente ohne Verlust auf der Abtriebsseite übertragen. Das besondere bei den elastischen Kupplungen sind die federnden Bauteile in der Kupplung, so wird die Nachgiebigkeit in Umfangsrichtung erhöht. Die Kupplung ist nun in der Lage, Schwingungen, Stöße zu dämpfen und dadurch die Übertragung auf die Antriebsseite zu reduzieren.

Aufbau

Kupplungsaufbau fehlt

Formen und Materialien

Die Kupplungsformen sind stark abhängig von dem Einsatzgebiet. Prinzipiell gilt die Regel: Um so größer das zu übertragene Drehmoment, um so größer, wuchtiger wird die Form ausfallen. Ausgenommen sind Sonderformen und Spezielle Typen, die zum übertragen von großen Momenten, Kräften entwickelt wurden oder die als Sicherheitseinheit zum Schutze des Systems dienen. Die Bauteile bestehen aus den verschiedensten Materialien (Kunstoff, Metallen, Leichtmetalle, etc.). Sonderformen (Sicherheitskupplungen) werden mit spezielle Werkstoffen ausgestattet, die stabiler oder schwächer (Brechbolzen) sind. Meisst geben die Hersteller die Materialien, aus dem die Komponenten hergestellt wurden, vor.

Auslegung

Kupplungen werden nach dem Einsatzgebiet individuell ausgelegt. Die Kupplung isr erst optimal ausgelegt, wenn sie:

• leicht montierbar,
• wartungsfreundlich,
• finanzierbar,
• und dauerbeständig ist.
  

Eine Überdimensionierung sollte wegen der zusätzlichen Kosten vermieden werden.

Berrechnungen

Eine reine rechnerische Auslegung ist bei den verschiedensten Typen schwer zu realisieren, deshalb geben die Hersteller Anwendungsdaten über Größe, etc. und den Einsatzgebieten, mit Motorenbeispiele etc. vor.
Eine Beispielberechnung zur Auslegung von Kupplungen, anhand eines konkreten Falls.

Sicherheitsaspekt

Kupplungen können als Sonderbauart eine Sicherheitfunktionen übernehmen und das System vor größeren Schaden bewahren. Die Sonderbauweisen leiten Sicherheitsmaßnahmen ein und sind deshalb für den Einsatz als Sicherungseinheit ausgelegt.

Der Verschleiß

Der Kupplungsverschleiß hängt vor allem von der Funktion der gängigen Kupplungen und dem Einsatzgebiet ab, dementsprechend wird unter den drei Funktionprinzipien unterschieden.

• Starren Kupplungen:

Die Hauptverschleißquelle liegt an dem Übergang von der Antriebsseite zur Abtriebsseite der Verbindung. Hauptverschleißteile sind die Verbindungselemente (Bolzen, Schrauben, etc.) der Kupplung. Gefährdung durch zu starker Beanspruchung der Verbindung oder durch auftretenden axialen Wellenversatz.

• Schaltbare Kupplungen:

Die meissten Verschleißerscheinungen treten an den Schaltungselementen in der Kupplung auf, schaltende Elemente, wie Kugeln, Stifte, Bolzen,etc., die die Energien übertragen, sind am stärksten gefährdet und deshalb auch auf Verschleiß die anfälligsten Bauteile in der Kupplung.

• Sicherheitskupplungen (Sonderformen):

Bei den Sicherheitskupplungen muss unter zwei Arten von Verschleiß unterschieden werden, da es zwei ganz unterschiedliche Funktionsprinzipien (siehe Funktion) gibt. 1. In den Kupplungen, die mit einen Brechbolzen als Sicherheitselement versehen wurden, tritt Verschleiß nur an den Brechbolzen in Form von Bruch, Abnutzung und darauf folgenden Bruch, auf. 2. Bei den übrigen Sicherheitskupplungen treten Verschleißerscheinungen meisst, wie bei den vorigen Kupplungen an den Kraftübertragenden Elementen, an den Reibflächen ,auf.

Kupplungsauswahl

Bei der Auswahl von Kupplungen werden die speziellen Eigenschaften der einzelnen Kupplungstypen herangezogen. Die Hersteller geben heutzutage nur noch die spezifischen Daten der einbaufertigen Kupplungen vor, wonach der Kunde die passende auszuwählen hat.
Die Kupplungsauswahl erfolgt über:

• Das Drehmoment(kräfte),
• die Aufgabe,
• die Funktionweise,
• das Einsastzgebiet.

Wenn eine Kupplungsbauart nicht für das jeweilige Anforderungsprofil ausreicht, können auch Kombinationen von Kupplungen mit den unterschiedlichen Eigenschaften genutzt werden.

Anwendungsgebiete

Kupplungen besitzen unterschiedlichste Anwendungsgebiete.
Die einzelnen Einsatzgebiete richten sich vor allem nach den Form und den Art der Kupplung.

In Werkzeugmaschinen, Fahrzeugen etc. werden Kupplungen benötigt, haben dort schaltende, übertragende Funktionen oder übernehmen Sicherheitsaufgaben. Ein Paar Beispiele aus der Praxis, wo Kupplungselemente und Einheiten zu finden sind: In Getrieben als Schaltelement, in Fahrzeugmotoren als Verbindungsglied von der Antriebseinheit am Motor zu der Abtriebseinheit, in Nc-Maschinen als Sicherheitseinrichtung oder als einfaches Übertragungselement (Kardanwelle) von zwei oder mehreren Arbeitseinheiten.

==Bauarten== Halbfertig

Kupplungen werden in unterschiedlichsten Bauarten angeboten die anhand der Funktionsweise unterschieden . Die Bauarten sind unterteilt in nichtschaltbare, schaltbare und in Sonderformen(Sicherheitskupplung)

nichtschaltbare Kupplungen

Nichtschaltbare Kupplungen verbinden Antriebswelle mit der Abtriebswelle und dürfen während des Betriebes nicht voneinander getrennt werden. Zu Ihnne gehören 3 Arten unterschiedliche Bauarten:

• starre Kupplungen:
  Scheibenkupplung, Wellenkupplung mit Kegelhülse.
• drehstarre Kupplungen:
  Gelenkwellen, Topfgelenke und Bogenzahnkupplungen.
• elastische Kupplungen:
  Metallfederkupplung, Gummihülsenkupplung und Metalbbalgkupplung.

Siehe RM 13.1-13.3

einfügen von Beispielen: Bilder

schaltbare Kupplungen

Schaltbare Kupplungen unterbrechen die Verbindung zeitweise. Schaltbare Kupplungen werden nach der Art der Drehmomentübertragung, Kraftschluss und Formschluss, unterschieden.

• Kraftschlüssig:
  trennbare Klauenkupplung, schaltbare Zahnkupplung.
• Formschlüssig:
  Einscheibenkupplung, Lamellenkupplung, Kegelkupplung.

Sonderformen

Zu den Sonderformen gehören die Sicherheitskupplungen, die Induktionskupplung und hydrodynamische Kupplungen. Die Sicherheitskupplungen werden meisst in den 3. Bauweisen angeboten, Kupplungen#Sicherheitsfunktion.

• Sicherheitskupplungen:
  Brechbolzenkupplung, Zweiflächenrutschkupplung, Sperrkörpersicherheitskupplung.
  
• Induktionskupplungen -----------------------
  

• hydrodynamische kupplung ---------------------
  

Abgrenzung Kupplungen/Bremsen

Kupplungen sind zur Kraftübertragung und zum schalten vonn Wellen in unterschiedliche Getriebestufen etc.ausgelegt. Dies kann im Stillstand oder im Lauf der Wellenverbindung erfolgen. Weitere Eigenschaften der Kupplungen siehe Kupplungen#Funktion.
Bremsen hingegen müssen eigenständig betrachtet werden, da sie ein komplett anderes Anwendungsgebiet, Eigenschaften besitzen.
Bremsen werden zur :

• Geschwindugkeitsreduzierung,
• als Geschwindigkeitskontrolle,
• oder als Sicherheitseinheit
  verwendet.
  

Bremsen sind dementsprechend nicht zur Kraftübertragung dar, sondern sie nehmen Kräfte (Drehmomente)auf und drosseln so die rotatorische anfallende Energien, oder bremsen sie komplett ab.

Normung

Die Normung der Kupplungen ist ein sehr Umfangreicher, schlecht durchschaubarer Bereich. Mehr Infomaterial siehe: http://www.kupplungen.de/normen.htm

http://www.kupplungen.de/richtlinien.htm

Kosten

Die Kosten der Kupplungen sind nach dem Schwierigkeitsgrad der Herstellung und nach der Bauweise mit den unterschiedlichen Anforderungen gestaffelt. Für die starren, nicht schaltbare Kupplungen z.B. müssen weniger an Kosten eingeplant werden als für die Kupplungen die diverse Neben-und Zusatzfunktionen wie z.B. Winkelversatz ausgleichen, Sicherheitsaspekte oder bzw. mit einer Schaltfunktionen vorweisen. Ein wichtiges Kriterium ist daher Auslegung, da der Kunde mit der richtigen Auslegung die Kosten am geringsten halten kann.

Hersteller und Lieferanten

Es gibt eine vielzahl von Herstellern und Lieferanten die das Fachgebiet der Kupplungen und meistens auch Bremsen abdecken. Bei der Auswahl eines Lieferanten muss erst das Anwendungsgebiet der Kupplungen oder Bremsen feststehen, erst dann macht es Sinn nach den Herstellern und Lieferanten zu suchen und auszuwählen. Herstellerverweise: [Elastische Kupplungen]

http://www.rw-kupplungen.de

http://www.mayr.de/deutsch/p_alt/default.htm

http://www.rexnord-antrieb.de/d/index.html

Kupplungsdrehmoment Das zu übertragende Drehmoment mit den Masseeigenschaften und die Motorleistung mit den Antriebseigenschaften müssen vor der Auswahl einer Kupplung und der Antriebseinheit feststehen. Es gibt vier unterschiedliche Varianten (Schwierigkeitsprofile), die beachtet werden sollte. 1. Stoßfreies Anfahren mit konstanten Drehmoment Bei einem stoßfreies Anfahren mit konstantem Drehmoment liegt die Schwierigkeit darin, ein Drehmoment von der Antriebsseite (Motorleistung) zu bekommen, das die gesammte Drehmasse der Abtriebsseite (Lastseite) aus dem Stand heraus auf dem entsprechenden Drehmoment beschleunigt. Als Gegenlast muss das Trägheitsmoment der Lastseite mit bestimmt werden und zur Auswahl der Antriebseinheit mit einfliessen. 2. Drehmomentstoß Der Drehmomentstoß ist ein Problem das bei dem Einsatz von Elektromotoren (Drehstrom) als Antriebseinheit enstehen kann. Er tritt häufig bei drehstarren und drehelastischen Kupplungstypen auf. Deshalb muss bei der Auswahl der Kupplung mit einem Stoßfaktor zur Bestimmung des Anfahrtsdrehmoments gerechnet werden. 3. Geschwindigkeitsstoß Die Ursache für den so genannten Geschwindigkeitsstoß liegt an den Kupplungelementen (Schlupf, Flankenspiel bei Zahnrädern) und der unterschiedlichen Drehmasse des Antriebsmotors. Das Problem kann klein gehalten werden, wenn man drehspielfreie Kupplungen wählt. 4. Periodisches Wechseldrehmoment Das Problem tritt nur auf , wenn als Antrieb ein Motor gewählt wurde, der periodische Drehmomentschwankungen aufweist. Diese Schwankungen können im schlimmsten Fall zur Zerstörung von Antriebselementen führen. Zur Vorbeugung muss die gewählte Kupplungeinheit so gewählt sein, das sie die Schwingungen aufnimmt und ausgleichen kann. _______________________________________________Kürzen</gallery>