Kupplung Exaktes Messergebnis dank Wellenausgleichskupplung

Für die Drehmomentaufnehmer in Schneckengetriebe-Prüfständen passte Mayr Antriebstechnik seine Wellenausgleichskupplungen Roba-DS speziell an. Hier das Projekt im Detail.

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Ausschnitt aus dem Schneckengetriebe-Prüfstand der FZG an der TU München: Zusammen mit dem Messflansch kommen Wellenausgleichskupplungen von Mayr Antriebstechnik zum Einsatz. Sie minimieren die auf den Messflansch wirkenden Störgrößen.
Ausschnitt aus dem Schneckengetriebe-Prüfstand der FZG an der TU München: Zusammen mit dem Messflansch kommen Wellenausgleichskupplungen von Mayr Antriebstechnik zum Einsatz. Sie minimieren die auf den Messflansch wirkenden Störgrößen.
(Bild: FZG/TU München)

Die Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau (FZG) der TU München führt Wirkungsgrad- und Verschleißversuche an Schneckengetrieben durch. Für ein exaktes Messergebnis ist die Anbindung der verwendeten Messwellen von besonderer Bedeutung. Dafür setzt die FZG auf die speziell für Drehmomentaufnehmer angepassten Roba-DS-Wellenausgleichskupplungen von Mayr Antriebstechnik. Die Kupplungen sind präzise, spielfrei und drehsteif und gleichen auftretende Versätze aus.

Schneckengetriebe optimieren

Ob in der Fördertechnik, in Extrudern, in Aufzügen, ob in Stellantrieben oder Lenkgetrieben für Fahrzeuge – Schneckengetriebe kommen in vielen Anwendungsbereichen zum Einsatz. Sie sind im Betrieb geräusch- und schwingungsarm und ermöglichen bei geringem Bauraum hohe Übersetzungen. „An der Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau (FZG) der TU München wird diese Verzahnung stetig geprüft und wir entwickeln Berechnungsansätze zum Wirkungsgrad und zur Tragfähigkeit weiter“, erläutert M.Sc. Philipp Norgauer, Mitarbeiter am Lehrstuhl für Maschinenelemente.

Im Versuch wird der Wirkungsgrad mittels Leistungsdifferenzmessung am An- und Abtrieb des Versuchsgetriebes ermittelt.

M.Sc. Philipp Norgauer, Mitarbeiter am Lehrstuhl für Maschinenelemente

Hierfür sind Versuche notwendig, die auf speziell angepassten Schneckengetriebe-Prüfständen durchgeführt werden. „Im Versuch wird der Wirkungsgrad mittels Leistungsdifferenzmessung am An- und Abtrieb des Versuchsgetriebes ermittelt“, erklärt Norgauer. „Für eine präzise Messung ist die Anbindung der Getriebewellen und der verwendeten Messwellen von besonderer Bedeutung. Die Messwellen müssen frei von parasitären Kräften gelagert sein, um die erforderliche Messgenauigkeit zu erreichen.“

Ausgleich von Wellenversatz

Daher kommen zusammen mit dem Drehmomentaufnehmer oder Messflansch Wellenausgleichskupplungen von Mayr Antriebstechnik zum Einsatz. Diese Kupplungen minimieren die auf den Messflansch wirkenden Störgrößen. Diese Störgrößen oder sogenannte parasitäre Kräfte entstehen oftmals durch Ausrichtfehler im Antriebsstrang. So treten in fast allen Anwendungen Versätze zwischen An- und Abtriebsseite auf. Durch die vorhandenen radialen, winkligen und axialen Wellenversätze entstehen Biegemomente sowie Radial- und Axialkräfte auf den Messflansch. In der Regel treten sämtliche Versätze gleichzeitig auf. Dabei schafft auch eine möglichst genaue Ausrichtung des Wellenstrangs, selbst mit den heute verfügbaren, hochmodernen Laser-Ausrichtgeräten, nur bedingt Abhilfe. Zudem können die Versätze durch vorhandene Toleranzen in der Maßhaltigkeit der verwendeten Bauteile sowie durch äußere Einflüsse, zum Beispiel Temperatur, nicht vollständig eliminiert werden.

Unverzichtbares Zubehör für Drehmomentaufnehmer

Deshalb sind drehsteife Wellenausgleichskupplungen wie die Roba-DS-9110/9210-Lamellenpaketkupplungen unverzichtbare Zubehörteile für Drehmomentaufnehmer. Diese Kupplungen übertragen das Drehmoment spielfrei und äußerst drehsteif und gleichen vorhandenen radialen, axialen und winkligen Wellenversatz aus. Sie sorgen damit nicht nur für präzise Messergebnisse, sondern bieten auch bestmöglichen Schutz für den Messflansch, das mechanisch schwächste Glied im Antriebsstrang, und gewährleisten somit eine lange Lebensdauer. Neben ihrer hohen Laufruhe und der geringen Massenträgheit zeichnen sich die Kupplungen durch eine hohe Wuchtgüte aus und sind besonders robust und unempfindlich.

Die spielfreien und drehsteifen Roba-DS-Lamellenpaketkupplung gleichen radialen, axialen und winkligen Wellenversatz aus. Sie sorgen damit für präzise Messergebnisse und bieten gleichzeitig Schutz für den Drehmomentaufnehmer.
Die spielfreien und drehsteifen Roba-DS-Lamellenpaketkupplung gleichen radialen, axialen und winkligen Wellenversatz aus. Sie sorgen damit für präzise Messergebnisse und bieten gleichzeitig Schutz für den Drehmomentaufnehmer.
(Bild: Mayr Antriebstechnik)

Keine Einschränkung beim Nennmoment

„Bei den Roba-DS-Lamellenpaketkupplungen sind die im Katalog angegebenen Nennmomente ohne jegliche Einschränkung nutzbar“, erläutert Ralf Epple, Produktmanager bei Mayr Antriebstechnik. „Eine Reduzierung des Nenn­moments aufgrund Verlagerung, Lastkollektiv oder Wuchtanforderung ist nicht notwendig.“ Die Kupplungen sind kompakt und vereinen gleichzeitig hohe Leistungsdichte mit absoluter Spielfreiheit. Denn konstruktive Details wie das Strahlen der Lamellen und der Einsatz speziell geformter Bundbuchsen sorgen für einen spielfreien Kraftfluss mit ausgezeichneter Kraftflussdichte zwischen An- und Abtrieb.

Die Roba-DS-Lamellenpaketkupplungen übertragen Drehmomente bis zum Nennmoment absolut spielfrei und mit konstant hoher Torsionssteifigkeit. Die angegebenen Wellenversätze können in Summe zu 100 % ausgeschöpft werden ohne Einfluss auf das übertragbare Drehmoment. „Die Anbindung der Roba-DS-Kupplungen und der Messflansche an den Wellenstrang erfolgt in der Regel spielfrei über hochwertige Spannringnaben“, so Ralf Epple weiter. „Verschiedene, speziell auf die unterschiedlichen Anforderungen der Prüfstände zugeschnittene Kupplungsbauformen und flexible Kombinationsmöglichkeiten ermöglichen zudem die Integration von Messflanschen in nahezu jede Prüfstands- und Antriebskonstellation.“ Die Standard-Bauformen der Roba-DS-Messflansch-Kupplung decken dabei je nach Baugröße einen Drehzahlbereich von 8.000 bis 30.000 min-1 ab.

Ergänzendes zum Thema
Wellenkupplungen online selbst zusammenstellen

Mayr Antriebstechnik hat einen neuen Online-Konfigurator entwickelt. Mit diesem können sich Anwender jetzt Wellenkupplungen aus dem Portfolio selbst zusammenstellen, unkompliziert im Web-Browser. Damit sollen sich einfache Standard-Aufgaben schneller und einfacher lösen lassen als bisher. Für komplexe Fragen und Beratung steht das Team von Mayr Antriebstechnik nach wie vor zur Verfügung.

Neue Kupplungen aus Alu oder Titan

Neu im Portfolio sind massenoptimierte Messflansch-Kupplungen aus Aluminium oder Titan für Highspeed-Anwendungen. „Unser oberstes Ziel ist, dass die Kupplungen kompakt und leistungsdicht sind“, betont Ralf Epple. „Die geometrische Grundlage muss stimmen. Es bringt nichts, eine große Kupplung einfach in Alu oder Titan auszuführen. Denn gegebenenfalls passt eine kompakte Ausführung in Stahl, die steifer ist und mehr Wechsellasten kann, besser zur Anwendung.“

Daher sollten Kunden bei der Auswahl der Kupplung und des Materials immer die Anwendung im Blick haben. Hier gilt es zwischen den Materialeigenschaften wie Gewicht, Steifigkeit oder Dauerfestigkeit und der finalen Kundenanwendung, also den tatsächlichen Drehzahlen, Lastwechsel, Lastzyklen, Lagerabständen und Bohrungsdurchmessern, abzuwägen. Natürlich zählt auch das Preis-Leistungsverhältnis.

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