Neuer Standard

Antriebstechnik

Elastomerkupplungen – Entscheidend für die Funktionalität von Klauenkupplungen sind die physikalischen Eigenschaften des Elstomer-Zahnkranzes. Ein neu entwickelter Polyurethan-Werkstoff kombiniert jetzt optimierte Dämpfungseigenschaften mit hoher Temperaturstabilität.

31. August 2011

Ein seit Langem bewährtes Maschinenelement im Antriebstrang der unterschiedlichsten Anwendungen sind drehelastische Kupplungen, die eine drehschwingungsdämpfende Kraftübertragung bei Stößen im Antriebsstrang gewährleisten, welche von ungleichmäßig arbeitenden Antrieben ausgehen. Entscheidend für ihre Funktion sind die mechanischen Eigenschaften des elastischen Zahnkranzmaterials, welche die Kupplungshersteller vor immer größere Herausforderungen stellen, schließlich steigen angesichts der stetig zunehmenden Leistungsdichte im Maschinen- und Anlagenbau bei gleichzeitig schrumpfenden Bauräumen auch die Temperaturen im Antrieb, was auch die Elastomere belastet. Für besonders harte Umgebungsbedingungen mussten in der Vergangenheit deshalb immer häufiger Zahnkränze aus PEEK oder anderen teuren Sondermischungen eingesetzt werden, die allerdings oft schlechtere Dämpfungseigenschaften bieten.

Hitzefest und zuverlässig

Der Kupplungstechnikspezialist KTR aus Rheine in Westfalen hat deshalb für die Klauenkupplungen seiner Baureihe Rotex das neue Zahnkranzmaterial TPUR entwickelt, das auch unter diesen extremen Umgebungsbedingungen zum Einsatz kommen kann, dabei aber gegenüber dem bislang eingesetzten Zahnkranzmaterial unveränderte technische Parameter wie Verdrehwinkel und Dämpfungsleistung bietet. Für diverse Anwendungen erweist sich der neue Werkstoff sogar als vorteilhafter. So liegt die dynamische Drehfedersteifigkeit geringfügig höher, was für die Einsatzfälle mit kritischen Drehzahlen Vorteile haben kann.

Seit diesem Jahr rüstet KTR die Rotex-Kupplungen deshalb mit dem neuen Zahnkranzmaterial T-PUR aus. Die Klauenkupplungen des Typ Rotex, die das Traditionsunternehmen bereits seit 1967 anbietet, sind heute die weltweit am häufigsten eingesetzte Klauenkupplungen für den unteren und mittleren Leistungsbereich. Ihre herausragenden Merkmale sind kleine Baumaße, geringe Gewichte und niedrige Massenträgheit bei hoher Drehmomentübertragung. Die präzise, allseitige Bearbeitung verbessert die Laufeigenschaften und gewährleistet eine lange Lebensdauer.

Intensive Forschung

Grundlage des neu entwickelten Allround-Zahnkranzwerkstoffs war eine langjährige Zusammenarbeit zwischen der Entwicklungsabteilung des Kupplungsherstellers und Fachleuten aus dem Bereich der Kunststofftechnik. Die Ergebnisse dieser Entwicklung wurden dann über mehrere Monate hinweg optimiert. Mitentscheidend waren dabei vor allem umfassende Prüfungen auf diversen Prüfständen im F+E-Prüfzentrum von KTR mit elf verschiedenen, servohydraulischen oder mechanischen Prüfständen, die einen Prüfdrehmomentbereich bis zu 100.000 Newtonmeter abdecken. Somit ließen sich sämtliche relevanten Kupplungsdaten bezüglich Funktion, Bauteilfestigkeit, Verschleiß und Lebensdauer bei unterschiedlichsten Temperaturen bis zu 120 °C unter realistischen Bedingungen prüfen. Danach wurde der neue Zahnkranzwerkstoff unter realen Betriebsbedingungen überall dort getestet, wo Standard-Elastomere nicht die erforderliche Dauerfestigkeit bzw. Temperaturbeständigkeit erreichten.

Breites Temperaturfenster

Große Verbesserungen gegenüber Standard-Elastomeren erreicht der neue Werkstoff insbesondere bei der Dauerfestigkeit und der Temperaturbeständigkeit – und dies unter Beibehaltung aller positiven technischen Eigenschaften wie Dämpfung und Abriebfestigkeit. So kann der neue Werkstoff bei Temperaturen von –50 °C bis +120 Grad Celsius, bei kurzzeitigen Temperaturspitzen bis +150 Grad Celsius eingesetzt werden, während Standard-Zahnkranzmaterialien nur Einsatztemperaturen von –30 Grad Celsius bis +90 Grad Celsius erlauben. Der innovative Zahnkranzwerkstoff T-PUR ist damit insbesondere für Antriebe prädestiniert, die mit variablen Drehzahlen, im Reversierbetrieb oder bei hohen Umgebungstemperaturen betrieben werden.

Daneben erlaubt der Werkstoff einen Einsatz der Rotex-Kupplungen im Ex-Schutz-Bereich entsprechend der ATEX-Produktrichtlinie 94/9/EG und der ATEX-Betriebsrichtlinie 1999/92/EG. Sein Einsatz liegt in Abhängigkeit von den ATEX-Temperaturklassen fest, die die Zündtemperatur der jeweiligen Gase und Dämpfe in der ATEX-Umgebung angeben.

Mit dieser Freigabe für den Einsatz in explosionsgefährlicher Atmosphäre kann TPUR jetzt der neue Standard für Klauenkupplungen werden. Standardmäßig zum Einsatz kommt das neue Material in den Rotex-Klauenkupplungen von Größe 14 bis Größe 90. Ab Größe 100 liefert KTR Doppelzahnelemente, die ebenfalls aus dem neuen Material hergestellt werden und somit jetzt auch im Härtegrad 64Sh-D angeboten werden können. Insgesamt ist der neue Werkstoff damit in unterschiedlicher Elastizität von 92Sh-A bis 64Sh-D erhältlich.

Erschienen in Ausgabe: 06/2011