Why are flexible couplings preferred over rigid couplings?

Flexible couplings are preferred over rigid couplings for applications where misalignment between the shafts can occur.

Why use rigid coupling?

Use rigid coupling for applications in which there is no misalignment.

Starre vs. flexible Kupplungen für industrielle Anwendungen

Abbildung 1: Flexible Schraubenkupplung. Die spiralförmigen Einschnitte um den Körper herum ermöglichen ein leichtes Nachgeben der Kupplung bei Ausrichtungsfehlern.

Bei industriellen Anwendungen werden regelmäßig starre und flexible Kupplungen zur Verbindung von Wellen eingesetzt. Diese Kupplungen übertragen das Drehmoment von einer Welle auf eine andere. Starre Wellen übertragen mehr Drehmoment, erfordern aber keinen Versatz zwischen den Wellen. Elastische Kupplungen lassen einen gewissen Versatz zu, typischerweise bis zu 5° in paralleler, axialer oder winkliger Richtung. Dieser Artikel gibt einen Überblick über starre und elastische Kupplungen und zeigt Anwendungsbeispiele für jeden Typ.

Arten von starren und elastischen Kupplungen

Es gibt verschiedene Arten von starren und flexiblen Kupplungen für industrielle Anwendungen. Es ist wichtig, zunächst die Anforderungen der Anwendung zu verstehen, um dann zu wissen, nach welchen Parametern man bei einer Kupplung suchen muss. Die nachstehende Übersicht ist keine vollständige Liste, sondern gibt einen Überblick über die gängigen Arten.

Starre Kupplungen

Starre Kupplungen verbinden Wellen, die perfekt ausgerichtet sind. Diese Kupplungen können keine Fluchtungsfehler während des Betriebs ausgleichen, können aber höhere Drehmomente übertragen. Es handelt sich um einfache und kostengünstige Kupplungen, die in einer Vielzahl von Ausführungen erhältlich sind, die sie anwendungsspezifisch machen:

Flansch-Kupplungen: Flanschkupplungen bestehen aus zwei separaten Flanschenden, die miteinander verschraubt werden. Diese Kupplungen sind für schwere Lasten geeignet und haben einen Durchmesser von mehr als 200 mm (8 Zoll). Flanschkupplungen können Wellen mit unterschiedlichen Durchmessern verbinden.
Rippenkupplungen: Rippenkupplungen, auch Klemmkupplungen genannt, verbinden Wellen mit gleichem Durchmesser. Diese Kupplungen sind in der Mitte der Länge nach geteilt. Die beiden Kupplungsstücke passen über die Enden von zwei Wellen, um sie miteinander zu verbinden. Anschließend werden die beiden Teile der Kupplung mit Bolzen verbunden. Diese Kupplungen sind einfach zu installieren und eignen sich für mittlere bis hohe Geschwindigkeiten.
Hülsenkupplungen: Muffenkupplungen sind einfach zu verwenden und zu installieren. Die Wellenenden werden in die gegenüberliegenden Enden der Hülse gesteckt, und Stellschrauben ziehen die Hülsenkupplung an den Wellen fest. Diese Kupplungen sind für leichte bis mittelschwere Anwendungen geeignet.

Abbildung 2: Eine Flanschkupplung verbindet einen Elektromotor mit einer Pumpe.

Elastische Kupplungen

Elastische Kupplungen funktionieren ähnlich wie starre Kupplungen und übertragen das Drehmoment von einer Welle auf die andere, so dass sich beide Wellen im Gleichschritt bewegen. Der Hauptunterschied besteht darin, dass flexible Kupplungen einen gewissen Versatz zwischen den beiden Wellen in winkliger, paralleler oder axialer Richtung zulassen. Bei einigen Kupplungen ist ein Versatz in einer Kombination von Richtungen möglich.

Stellschraubenkupplungen: Eine Gewindestiftkupplung (Abbildung 1) verbindet zwei Wellen an ihren Enden zur Kraftübertragung miteinander. Sie enthält eine oder mehrere Stellschrauben, die gegen die Wellen angezogen werden, um sie zu fixieren und ein Verrutschen zu verhindern. Die spiralförmigen Einschnitte rund um den Kupplungskörper ermöglichen eine leichte Flexibilität.
Zahnrad-Kupplungen: Zahnkupplungen übertragen von allen elastischen Kupplungen das größte Drehmoment. Diese Kupplungen bestehen aus zwei Naben mit Außenverzahnung, die ein Außen-Innen-Paar bilden. Die Flanken der Verzahnung sind so gestaltet, dass sie einen Versatz von 4° bis 5° zulassen.
Klauenkupplungen: Klauenkupplungen werden häufig in kontinuierlich laufenden Elektromotoren eingesetzt. Sie eignen sich für Winkelverschiebungen bis zu 1 Grad und Parallelverschiebungen bis zu 0,015 Zoll. Klauenkupplungen sind beliebt, weil sie zuverlässig, schützend und vielseitig sind.
Gitternetzkopplungen: Netzkupplungen zeichnen sich dadurch aus, dass sie bis zu 30 % der Schwingungen reduzieren und Stöße in Antriebs- und Kraftübertragungsanlagen dämpfen.
Rollenketten-Kupplungen: Rollenkettenkupplungen sind eine kosteneffiziente Wahl für Anwendungen mit hohem Drehmoment, wie sie in der Landwirtschaft und im Bergbau vorkommen. Sie lassen einen Versatz von etwa 2° zu.

Abbildung 3: Einbau einer Netzkupplung.

Auswahl von Kupplungen für industrielle Anwendungen

Im Folgenden finden Sie einen Überblick über industrielle Anwendungen, bei denen starre oder flexible Kupplungen eingesetzt werden.

Anwendungen für starre Kupplungen

Mit hoher Geschwindigkeit rotierende Maschinen: Turbinen, Hochgeschwindigkeitspumpen und Kompressoren verwenden starre Kupplungen. Eine genaue Ausrichtung ist notwendig, um Vibrationen zu vermeiden, die den reibungslosen Betrieb beeinträchtigen.
CNC-Präzisionsbearbeitung: CNC-Maschinen verwenden starre Kupplungen für Genauigkeit und minimales Spiel, die beide für Schneide-, Fräs- und Dreharbeiten erforderlich sind.
Robotik und Automatisierung: Automatisierte Maschinen und Robotersysteme verwenden starre Kupplungen für eine präzise Bewegungssteuerung und Synchronisation zwischen mehreren Achsen.
Stromübertragungssysteme: Bei schweren Kraftübertragungsanwendungen werden starre Kupplungen für hohe Drehmomente und Wellenausrichtung eingesetzt.

Flexible Kupplungsanwendungen

Elektromotorisch angetriebene Geräte: Elektromotoren verfügen über flexible Kupplungen zum Anschluss an Pumpen, Kompressoren, Ventilatoren und andere angetriebene Geräte, um die Übertragung von Vibrationen zu verringern.
Automobilbranche: Antriebs- und Aufhängungssysteme verwenden flexible Kupplungen, um Vibrationen zu minimieren und durch Motorbewegungen verursachte Ausrichtungsfehler auszugleichen.
HLK-Systeme: In HLK-Systemen werden flexible Kupplungen verwendet, um Motoren mit Ventilatoren, Gebläsen und anderen Geräten zu verbinden.
Marine- und Offshore-Anwendungen: Schiffsantriebssysteme, Offshore-Bohrinseln und Ship-to-Shore-Ausrüstungen verwenden flexible Kupplungen, um durch Schiffsbewegungen verursachte Fluchtungsfehler auszugleichen.

FAQs

Warum werden flexible Kupplungen gegenüber starren Kupplungen bevorzugt?

Elastische Kupplungen sind bei Anwendungen, bei denen es zu Fluchtungsfehlern zwischen den Wellen kommen kann, gegenüber starren Kupplungen vorzuziehen.