Kupplungstypen im Überblick
Kupplungen verbinden zwei Wellen, übertragen das Drehmoment und gleichen Fertigungs- und Montagetoleranzen aus. Die VDI 2240 teilt sie systematisch in nicht schaltbare und schaltbare Kupplungen ein. Bei den nicht schaltbaren Kupplungen unterscheidet man starre Kupplungen (z. B. Flanschkupplungen nach DIN 116, ohne Spiel oder Elastizität, aber mit voller Ausrichtungsgenauigkeit), drehelastische Kupplungen (z. B. Klauenkupplungen mit Elastomer-Stern, gleichen radialen, axialen und Winkelversatz aus und dämpfen Schwingungen) und drehsteif-ausgleichende Kupplungen (z. B. Metallbalgkupplungen, verbinden hohe Steifigkeit mit Präzision). Bei den schaltbaren Kupplungen unterscheidet man fremdbetätigte (z. B. Elektromagnet-Kupplung) und selbsttätige Bauarten (z. B. Freilauf, Rutsch- oder Sicherheitskupplung); sie verbinden oder trennen die Wellen – fremdbetätigt oder selbsttätig (richtungs-, drehzahl- oder drehmomentabhängig).
Nennmoment und Betriebsfaktor
Eine Kupplung wird nach dem zu übertragenden Drehmoment ausgewählt. Das Nennmoment folgt aus Leistung und Drehzahl und wird anschließend mit einem Betriebs- bzw. Stoßfaktor S_B beaufschlagt, der Lastspitzen, Anläufe und Stöße abdeckt. Für nachgiebige Wellenkupplungen regelt DIN 740 das Auslegungsverfahren und die Betriebsfaktoren:
M_N = 9550 · P / n
M_dim = M_N · S_B
M_N = Nennmoment (Nm) · P = Leistung (kW) · n = Drehzahl (min⁻¹) · S_B = Betriebsfaktor (Richtwerte: gleichförmiger Lauf 1,0–1,5 · mäßige Stöße 1,5–2,5 · starke Stöße 2,5–4,0)
Fünf Auswahlkriterien
- Drehmoment: auf das 1,3- bis 1,5-fache des permanenten Antriebsmoments auslegen.
- Versatz-Toleranzen: radial 0,1–1,0 mm, axial 0,2–2,0 mm, Winkel 0,5–2,0°.
- Drehzahl/Fliehkräfte: ab n > 5.000 min⁻¹ werden Fliehkräfte relevant – leichte, kompakte Bauformen bevorzugen.
- Spielfreiheit: in Bogenminuten (arcmin) angegeben, 1° = 60 arcmin.
- Temperaturbereich: Elastomer-Kupplungen meist −20 bis +80 °C, darüber hinaus Metallbalg- oder Flanschkupplung.
Merksatz
Rechenbeispiel
Gegeben
Ein Motor leistet P = 5,5 kW bei n = 1.450 min⁻¹; die Anwendung hat mäßige Stöße (S_B = 2,0).
Berechnung
- M_N = 9550 · 5,5 / 1.450 ≈ 36,2 Nm
- M_dim = 36,2 · 2,0 ≈ 72,4 Nm → die Kupplung muss für mindestens ~72 Nm ausgelegt sein
- Markierter Punkt: Beispiel: 72,4 Nm
- Markierter Punkt 1: Beispiel: 72,4 Nm
Beschreibung und Werte der Abbildung
Das Dimensionierungsmoment M_dim=M_N·S_B steigt linear mit dem Stoßfaktor S_B. Die drei Zonen (unterschiedliches Muster statt nur Farbe) zeigen die Betriebsart: gleichförmig (S_B 1,0–1,5), mäßige Stöße (1,5–2,5) und starke Stöße (2,5–4,0). Das Rechenbeispiel mit P=5,5 kW und n=1.450 min⁻¹ ergibt ein Nennmoment M_N≈36,2 Nm und bei S_B=2,0 ein Dimensionierungsmoment von rund 72,4 Nm.
| Stoßfaktor S_B | M_dim (Nm) |
|---|---|
| 1,0 | 36,2 |
| 1,5 | 54,3 |
| 2,0 | 72,4 |
| 2,5 | 90,6 |
| 3,0 | 108,7 |
| 4,0 | 144,9 |
Wissenscheck
Beantworten Sie alle drei Fragen und klicken Sie dann auf „Prüfen". Ab 2 von 3 richtigen Antworten gilt die Einheit als abgeschlossen. Wiederholen ist jederzeit möglich.
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