Gute Verbindung

Spezial Windkraft

Welle-Nabe-Verbindung – In Windkraftanlagen ermöglichen Schrumpfscheiben und Klemmnaben eine sichere, aber lösbare Verbindung schmaler Bauteile mit einer Welle.

27. August 2012

Eine der wichtigsten Aufgaben bei der Errichtung von Windkraftanlagen ist die Verbindung von Wellen und Naben zur Übertragung der Drehmomente von einer Welle oder einem Zapfen auf eine rotierende Nabe oder umgekehrt. Weitverbreitet für solche Zwecke sind konische Spannverbindungen, auch Kegelspannelemente oder Spannsätze genannt. Sie ermöglichen eine reibschlüssige und lösbare Verbindung zur Übertragung von statischen, wechselnden oder stoßartig wirkenden Drehmomenten sowie von Quer- und Längskräften. Zur Verbindung werden die konischen Elemente durch axiales Verspannen mit integrierten Schrauben radial verformt, bis die Anpresskraft zwischen Spannelement und Nabe bzw. Welle den erforderlichen Reibschluss bewirkt. Die Lage der Nabe kann auf diese Weise axial und tangential frei festgelegt werden. Zudem gewährleistet die reibschlüssige Verbindung eine geringe Kerbwirkung ohne Materialschwächung durch Nuten. Der lösbare Pressverband ersetzt auf diese Weise Schrumpfsitze, Keil- und Passfedern sowie Polygon- und Vielkeilverbindungen. Die verschiedenen Spannelemente unterscheiden sich nach der Art des Kraftschlusses und nach der Anzahl der Wirkflächenpaare.

Ein Spezialist für solche Maschinenelemente ist die Hausmann & Haensgen GmbH in Bremen. Das Unternehmen liefert die Welle-Nabe-Verbindungen unter dem Markennamen Hakon wahlweise als außen spannende Schrumpfscheiben, als innen spannende Spannsätze, als torsions- und biegesteife Wellenkupplungen oder als Einschweiß- oder Klemmnaben. Der lösbare Pressverband ersetzt Schrumpfsitze, Keil- und Passfedern sowie Polygon- und Vielkeilverbindungen. Der weite Einstellbereich überbrückt große Passungsspiele. In Windkraftanlagen dienen sie zur Befestigung von Kupplung, Bremsscheibe und Getriebehohlwelle.

Kompakte Konstruktion

Die am häufigsten verwendete Komponente zur spielfreien Verbindung der Rotorwelle mit der Getriebehohlwelle in Windgeneratoren ist die zweiteilige Schrumpfscheibe der Baureihe 222 mit selbstzentrierendem Doppelkonus, meist in Größen von 420 bis 620 Millimeter Innendurchmesser für Wellendurchmesser von 340 bis 520 Millimeter und für Drehmomente 900 bis 3.500 Kilonewtonmeter.

Die Verbindung ist unempfindlich gegenüber umlaufender Biegung und großen Drehzahlen und gewährleistet so die dauerhafte Übertragung hoher Drehmomente und Axialkräfte bei wechselnder Belastung und Drehrichtung. Der Druckring ist bereits im Zahnrad integriert und schließt mit diesem nach der Montage stirnseitig bündig ab. Dies ermöglicht besonders kompakte Konstruktionen.

Wegen der guten Zentriereigenschaften und einer Rundlaufgenauigkeit von 0,02 bis 0,04 Millimeter eignen sich die Schrumpfscheiben bestens für Antriebsverbindungen mit hoher Drehzahl. Der Einsatz ungenuteter Wellen und Naben sowie die verwendeten Materialien der Schrumpfscheiben verbessern die Eigenschaften bei umlaufender Biegung und wechselnder Belastung. Die zweiteilige Schrumpfscheibe lässt sich mit und ohne Drehmomentschlüssel selbstzentrierend und sicher montieren. Das integrierte Abdrückgewinde des selbsthemmenden Elements erleichtert die Demontage. Aufgrund der hohen Belastung der Schrumpfscheiben werden sie aus wärmebehandelten Vergütungsstählen gefertigt. Auf Anfrage bieten die Bremer die Schrumpfscheiben mit verschiedenen Oberflächenbehandlungen an, etwa mit einer Nickelschicht oder in verzinkter Ausführung.

Einfache Montage

Eine Lösung zur Befestigung schmaler Bauteile auf Wellen ohne die Verwendung von angedrehten oder angeschweißten Naben sind die zweiteiligen Klemmnaben der Baureihe KN22. Damit eignen sich die standardisierten Antriebselemente etwa für das Anbringen von Kettenrad-, Riemen-, Brems- und Kurvenscheiben sowie von Hebeln, Trommeln, Rädern oder Kupplungen. Die standardisierten Antriebselemente lassen sich schnell und sicher montieren, dabei erzeugt die Vorspannung in den Spannschrauben über die konischen Spannflächen die nötige Reibkraft auf der Welle. Die leichte Ausführung ist für Wellendurchmesser von 10 bis 100 Millimeter vorgesehen. Eine verstärkte Baureihe ermöglicht den Einsatz von Wellendurchmessern bis 360 Millimeter und mehr. Wie bei allen außen spannenden Elementen ergeben sich gute Rundlaufeigenschaften, weil Welle und Nabe ungenutet bleiben. Hausmann & Hansgen liefert das Element ab Lager in Ausführungen mit oder ohne Zentriersitz.

Neben Standardprodukten entwickelt das Unternehmen auch Systemlösungen, die individuell auf die Umgebungskonstruktion abgestimmt werden. Entscheidend für einen dauerhaften Einsatz der Spannsätze sind jedoch die korrekte Montage sowie das Anzugsmoment der Spannschrauben. Die hauseigene Berechnungssoftware der Bremer unterstützt deshalb bei der Auslegungs- und Konstruktionsarbeit durch eine Überprüfung der Umgebungskonstruktion sowie durch Download-Möglichkeiten für 2D- und 3D-Daten auf der Internetseite.

Auf einen Blick

-Die 1945 als Großhandel für technische Bedarfsartikel gegründete Hausmann & Haensgen GmbH in Bremen ist ein führender Anbieter von Komponenten der Antriebs- und Fördertechnik.

-Das Standardsortiment umfasst mehr als 50.000 Artikel. Eine gut ausgestattete Werkstatt ermöglicht die Weiterbearbeitung zu vormon-tierten und einbaufertigen Spezialartikeln sowie die Einzel- und Serienanfertigung von Sonderteilen.

Erschienen in Ausgabe: 06/2012