Sicherheit und Schallschutz

Antriebstechnik

Drehmomentübertragung – Der Einsatz von Kupplungen in Maschinen und Anlagen bietet vielfältige Möglichkeiten zur Realisierung von störungsfreien, sicheren und geräuscharmen Antrieben.

09. April 2010

Überall, wo Maschinen im Einsatz sind, sollten Fehlerquellen so weit wie möglich bzw. wirtschaftlich vertretbar ausgeschlossen werden, weil im Fehlerfall zum Teil immense Instandsetzungskosten entstehen können. Wo sich Menschen in der Umgebung von Maschinen und Anlagen aufhalten, sollten zudem neben möglichen Gefährdungen auch unnötige Geräusche vermieden werden, etwa an Orten wie Opernhäusern, Theatern oder Hotels, besonders während der Nacht. Zudem empfinden Menschen an sicherheitsrelevanten Orten wie Aufzügen, Seilbahnen, Ski-Liften oder Rolltreppen ungewohnte Geräusche oft als beunruhigend.

In vielen technischen Anwendungen ist es deshalb sinnvoll, die bewegten Teile nicht direkt über Hohlwellengetriebe, starre Hülsen oder Riemen zu verbinden, sondern elastische Kupplungen einzusetzen. Verbindungen mittels starrer Hülse finden sich zwar überwiegend in Anwendungen aus dem Consumer-Bereich im Low-Cost-Segment, wo nur geringe Laufleistungen von teilweise unter 50 Stunden vorausgesetzt werden, wie etwa bei Hochdruckreinigern oder Holzspaltern, aber auch im Industriebereich wird diese Verbindungsart wegen des Preisvorteils und des geringen Platzbedarfs eingesetzt. In allen derartigen Anwendungen entstehen dadurch jedoch erhebliche Nachteile. So werden bei einer Verbindung zweier Wellen mittels starrer Hülse Drehmomentspitzen ungedämpft übertragen und Spitzenbelastungen direkt an die angrenzenden Bauteile weitergeleitet. Zudem können Zwangskräfte entstehen, da diese Verbindungsart keine Fluchtungsfehler aufnehmen kann, die beispielsweise durch Wärmedifferenzen, Fundamentabsenkungen oder Toleranzen entstehen. In der Folge wird die Lebensdauer aller Bauteile reduziert, Lager und Welle-Nabe-Verbindungen werden stärker belastet und Passfedern schlagen aus. Dennoch ist es zum Beispiel in der Agrartechnik häufig noch Stand der Technik, zwei Wellen durch eine starre Hülse zu verbinden.

Geringer Verschleiß

Werden für die Verbindung der Wellen dagegen Kupplungen eingesetzt, lässt sich der Verschleiß drastisch reduzieren. So stieg zum Beispiel bei einer Agrarmaschine die Lebensdauer aller beteiligten Komponenten nach dem Einbau einer drehelastischen Klauenkupplung der Serie Rotex 38 mit PA6-Zahnkranz des traditionsreichen Antriebstechnikherstellers KTR aus Rheine im Münsterland. Die kompakten Kupplungen gewährleisten eine drehschwingungsdämpfende Kraftübertragung und nehmen Stöße auf, die von ungleichmäßig arbeitenden Kraftmaschinen ausgehen.

Zu den starren Verbindungen zählt auch die häufig eingesetzte direkte Koppelung von Antriebs- und Lastseite über Hohlwellengetriebe. Dabei findet keine elastische Entkoppelung statt, und der Körperschall wird ungedämpft übertragen. Die dadurch entstehenden Geräusche können in bestimmten Anwendungen unerwünscht sein. In einem Theater zum Beispiel entstehen störende Geräusche oft durch Seilwinden, die direkt mit dem Hohlwellengetriebe gekoppelt sind. Abhilfe schafft hier zum Beispiel eine elastische Entkoppelung durch den Einbau einer elastischen Bolzenkupplung des Typs Revolex KX 85 spec von KTR zwischen dem Schneckengetriebe und der Seilwinde. Die drehelastischen, durchschlagsicheren Bolzenkupplungen sind axial steckbar und gleichen darüber hinaus Wellenversätze jeglicher Art aus. Außerdem gewährleisten sie eine problemlose Demontage der Elastomerringe samt Bolzen im eingebauten Zustand.

Schutz vor Schäden

Nutzen bringen Kupplungen auch bei unnormalen Betriebsbedingungen im Falle eines Crashs. Durch die Bestückung mit Überlastelementen werden dabei alle anderen Bauteile geschützt, sodass im eventuellen Schadensfall nur die Kupplung ausgetauscht werden muss. Auch beim Auftreten von Schwingungen sind Kupplungen erste Wahl, da sich durch den Einsatz von unterschiedlich harten Elastomeren mit der gleichen Kupplung verschiedene dämpfende Eigenschaften erreichen lassen.

Deutlich Vorteile als Übertragungselement zeigen Kupplungen daneben auch im Vergleich zum Riemenantrieb. So wird beim Antrieb von Kompressoren mittels einer Kupplung ein höherer Wirkungsgrad erzielt als bei der Lösung mit Keilriemen. Außerdem entstehen dort durch den Verschleiß des Riemens und das deshalb erforderliche Nachstellen große Radialkräfte an den Lagern des Antriebes. Dazu kommt die einfache Montage und Demontage, weil sich Riemen oft nicht öffnen lassen.

Darüber hinaus wird das Einsatzspektrum von Treibriemen beschränkt durch die Empfindlichkeit des Werkstoffs gegen hohe Temperaturbereiche und Umwelteinflüsse wie Öle, Benzin, Wasser oder Staub.

Michael Brüning, KTR/bt

Erschienen in Ausgabe: 02/2010