Kupplungen, Bremsen und Führungen im Maschinenbau: Eine Übersicht

Kupplungen: Verbindungselemente in der Mechanik

Starre Kupplungen

Starre Kupplungen: Verbinden Wellen fest miteinander. Zustand: Wellen, die perfekt ausgerichtet sind.

Elastische Kupplungen

Hülsenkupplungen

Hülsenkupplungen: Gewährleisten die Verbindung von zwei Übertragungslinien. Stifte, Schrauben und Reibung verursachen die Verbindung.

• Vorteile: Einfache Montage und Demontage. Wenige Ersatzteile. Kostengünstig. Für geringe Drehmomente. Wenige Umdrehungen. Vibrationsfreier Betrieb.

Flanschkupplungen

Flanschkupplungen: Werden mit Schrauben befestigt.

• Vorteile: Einfache Demontage. Sicher, da sie keine ausgehenden Teile haben. Nehmen keine axiale Verschiebung zwischen den Wellen auf. Lager können sich erhitzen und Vibrationen erzeugen. Hohe Leistung. Für hohe Drehzahlen.

Gelenkkupplungen

Gelenkkupplungen: Ermöglichen eine Fehlausrichtung der Welle während des Betriebs, ohne ihre Position zu ändern.

Oldham-Kupplungen

Oldham-Kupplungen: Ermöglichen eine parallele Fehlausrichtung der Wellen ohne Verschiebung.

Kreuzgelenke (Kardan)

Kreuzgelenke (Kardan): Bestehen aus zwei Gabeln, die durch ein starres Kreuzstück verbunden sind, dessen Mittelpunkt mit dem Schnittpunkt der Achsen zusammenfällt.

Klauenkupplungen

Klauenkupplungen: Übertragen die Rotation durch ineinandergreifende Klauen. Sie sind fest mit der Welle durch Keile verbunden. Sie werden bei Übertragungen mit niedriger Drehzahl eingesetzt.

Zahnkupplungen

Zahnkupplungen: Können durch Verschieben der Hülse geöffnet und falsch geschlossen werden. Bis zu 3° Fehlausrichtung möglich.

Kugelgelenke

Kugelgelenke: Direkte Verbindung. Beispiel: Bohrspindeln pro Achse.

Spinnenkupplungen

Spinnenkupplungen: Übertragen große Kräfte. Bestehen aus einem Kreuzstift und zwei Stiften.

Elastische Kupplungen

Elastische Kupplungen: Dämpfen Stöße und Vibrationen und ermöglichen eine reibungslose Übertragung.

Kupplungen mit Gummikappen

Kupplungen mit Gummikappen: Die in die Schrauben eingesetzten Gummikappen verbinden die beiden Platten, die mit Keilen auf der Welle befestigt werden, um Kräfte zu übertragen.

Lederkupplungen

Lederkupplungen: Für geringe Kräfte.

Paketkupplungen

Paketkupplungen: ContiRe™ Flexible Gummi: Besteht aus zwei Scheiben zusammen mit einem Gummiring. Für leichte und schwere Antriebe, Werkzeugmaschinen, Chemie- und Stahlunternehmen.

Stahlbandkupplungen

Stahlbandkupplungen: Für perfekt ausgerichtete Wellen. Fähig, große und schwankende Kräfte zu übertragen.

Montage und Ausrichtung von Kupplungen

Montage von Kupplungen

Montage von Kupplungen: Nicht bis zum Anschlag anziehen. Erfolgt über eine Gewindestange, ein Druckstück und eine Mutter. Um die Montage zu erleichtern, wird die Platte erhitzt und dehnt sich so leichter aus.

Ausrichtung von Wellen

Ausrichtung: Zwischen den Achsen muss ein Spiel von 2 bis 5 mm vorhanden sein, abhängig von der Kupplung.

1. Axiale Ausrichtung: Erfolgt mit Messlehren und einer Steckdosenleiste.
2. Radiale Ausrichtung: Wenn die Kupplung nicht gut passt, um kleine Fehlstellungen zu absorbieren, verschleißt sie schneller.

Schaltkupplungen

Schaltkupplungen: Werden verwendet, wenn man die Verbindung zwischen Wellen oft trennen möchte.

Klauenkupplungen

Klauenkupplungen: Brechen, wenn der Drehzahlunterschied zwischen den Wellen nicht zu groß ist.

Lamellenkupplungen

Lamellenkupplungen: Leiser Betrieb und reibungsloser Start. Sie werden in Werkzeugmaschinen verwendet, um Wellen mit Ritzeln zu verbinden. Hohe Manövriergenauigkeit. Sie werden auch als Bremse für Hochgeschwindigkeitsspindeln eingesetzt.

Elektromagnetische Kupplungen

Elektromagnetische Kupplungen: Beeinträchtigen nicht die ausgezeichnete Balance der ausgewiesenen Positionen.

Sicherheitskupplungen

Sicherheitskupplungen: Die Einbindung der Kreiselpumpen weicht nach oben ab, wenn die Drehzahl steigt. Die Bremsbeläge drücken gegen die Außenseite und befestigen die Kupplung, wenn die Drehzahl steigt. Öffnet sich automatisch.

Ratschen und Freiläufe

Freilaufkupplungen (Bypass-Kupplungen)

Freilaufkupplungen: Erlauben eine Drehung in einer Richtung und verhindern sie in der anderen. Sie bestehen aus einer äußeren oder inneren Schrägverzahnung und einem Sperrklinken, der mittels einer Feder oder durch sein Eigengewicht auf die Zähne wirkt.

Anwendungen von Freilaufkupplungen

• In automatischen Vorschubbewegungen (z.B. Hobelmaschinen).
• In Ratschenschraubern.
• Für manuell angetriebene Rollensysteme.

Bremsen

Bremsen: Um die Bewegung einer Maschine zu stoppen oder zu reduzieren. Aus Stahl.

Bandbremsen (Ferodo)

Bandbremsen (Ferodo): Umschließen eine Trommel, die mit einem an einem Hebel befestigten Band belegt ist. Wenn der Hebel betätigt wird, spannt sich das Band und haftet fest.

Riemenscheibenbremsen

Riemenscheibenbremsen: Sehr leistungsstark.

Scheibenbremsen

Scheibenbremsen: Eine Scheibe wird auf der Welle montiert. Sie stoppt, wenn die Ferodo-Oberflächen am Verschiebekragen anliegen.

Fahrzeugbremsmechanismen

Fahrzeugbremsmechanismen: Hydraulisch und elektromagnetisch.

Führungen und deren Einstellung

Einfluss des Verschleißes auf Führungsmaterialien

Führung weich auf weich

Führung weich auf weich: Gusseisenführungen, geschabt. Gleichmäßiger Verschleiß. Für leicht belastete und geschmierte Führungen.

Wagen weich auf harte Führung

Wagen weich auf harte Führung: Die harte Führung besteht aus gehärtetem Gusseisen oder gehärtetem Stahl, geschliffene Führungen. Das Schaben des weichen Eisens (minimaler Verschleiß) ist der Verschleißteil. Für mittlere Lasten.

Wagen hart auf harte Führung

Wagen hart auf harte Führung: Gehärteter Stahl, für große Lasten.

Einfluss der Schmierung

Einfluss der Schmierung: Die Schmierung verhindert direkten Kontakt zwischen den Flächen.

Einfluss der Temperatur

Einfluss der Temperatur: Eine Übertemperatur wird verursacht durch:

1. Wenn die Maschine in Umgebungen mit hoher Temperatur arbeitet (Gießerei).
2. Die Reibungskraft zwischen den gleitenden Führungen.
3. Die Wärmeübertragung vom Werkzeug.

Bei Führungen muss die Temperatur berücksichtigt werden:

1. Die Öltemperatur steigt und die Viskosität sinkt. Dies führt zu übermäßigem Verschleiß der Oberflächen.
2. Wenn die Temperatur steigt, verringert sich der Abstand zwischen den Führungen und sie können sich berühren.

Einfluss der Kräfte

Einfluss der Kräfte: Kräfte müssen ausgewogen sein, damit die Führungen einen gleichmäßigen Verschleiß aufweisen.

Toleranzen

Toleranzen: Werte hängen ab von:

1. Führungstyp.
2. Bearbeitungszentren.
3. Präzisionsbearbeitung.
4. Position des Kopfes.
5. Die Temperatur.

Toleranzwerte

Spiel (SAG): Zwischen den Führungen muss ein Spiel vorhanden sein, um Bewegung zu ermöglichen. Um das Spiel zu bestimmen, müssen berücksichtigt werden:

1. Genauigkeit der Maschine: höhere Präzision bedeutet weniger Spiel.
2. Arbeitszeit.
3. Schmiermittel: Viskosität.

Ebenheit

Ebenheit:

1. Wird mit festen Referenzlinealen überprüft. Dies erfolgt durch Schaben oder mit einem Draht.
2. Mit dem Lineal und Messuhren.

Parallelität

Parallelität: Erfolgt mit einer Standardbrücke und einer Messuhr.

Ersatz des Spiels

Ersatz des Spiels: Das Spiel der Führungen sollte kontrolliert werden, da sonst:

1. Die Toleranzen sehr klein und teuer wären.
2. Die Leistung und der Verschleiß zunehmen würden.

Systeme zur Spieleinstellung

Systeme zur Spieleinstellung: Für regelmäßiges Spiel.

Parallele Seitenleisten und Boden

Parallele Seitenleisten und Boden: Wird mit Schrauben an einem Teil befestigt. Das Spiel wird durch Korrektur der Dicke der Leisten eingestellt.

Einstellbare Schraubenleisten

Einstellbare Schraubenleisten: Die Einstellung erfolgt mit einer Stellschraube.

Keil

Keil: Keilförmige Leisten, die entlang der Führung eingestellt werden.

Schutz von Führungen

Schutz von Führungen:

1. Platzieren Sie die Führungen an Orten, wo Späne schwer zugänglich sind.
2. Abstreifer: Werden an beweglichen und stationären Führungen angebracht, um das Eindringen von Spänen zu verhindern.
3. Faltenbälge: Nachteil: Komplizierte Platzierung.

Transfermaschinen

Transfermaschinen: Sondermaschinen mit synchronisierten Köpfen zur Bearbeitung großer Werkstückserien in kurzer Zeit und automatischer Rückführung. Verschiedene Formen und Größen.

Verbindung von Maschinenbetten

Verbindung von Maschinenbetten:

1. Bolzen und Schraube.
2. Keile und Schrauben.
3. Zentrierung.

Die Verbindung erfolgt mit einer Fase.

Arten von Maschinenbetten

Gussbetten

Gussbetten: Sie sind gegossen und die Bearbeitung der Auflagen, Führungen, Stützen usw. ist erforderlich, um die verschiedenen Teile der Maschine (Wagen, Köpfe, Führungen usw.) vor der Bearbeitung zu stabilisieren, Spannungen zu beseitigen und Verzug im Laufe der Zeit zu verhindern.

• Merkmale:

1. Sehr stabil bei thermischer Ausdehnung.
2. Ein Modell ist für den Guss des Bettes erforderlich.
3. Vier Seiten.
4. Kleine Abmessungen.

Geschweißte Betten

Geschweißte Betten: Werden aus geschweißten Blechen und Platten gebaut. Sie müssen stabilisiert werden, damit sie sich nicht verformen. Schließlich werden alle bearbeiteten Oberflächen (Träger, Führungen, Halterungen) für die Montage der Maschinenkomponenten vorbereitet. Im Allgemeinen werden Komponenten aus gehärtetem Stahl verschraubt.

• Merkmale:

1. Höhere thermische Verformungen.
2. Billiger.
3. Einfach zu bauen.

Fehlausrichtung und Rauheit von Maschinenelementen

Fehlausrichtung: Ist problematisch:

1. Ungenauigkeit der Bearbeitung.
2. Ungenauigkeit der Wagenbewegung.
3. Verklemmen des Wagens, da die Führungen nicht parallel sind.

Eine weitere Variable ist die Rauheit:

• Zu große Rauheit: Oberflächen und schneller Verschleiß durch hohe Reibung.
• Zu geringe Rauheit: Schlechte Schmierung und Adhäsion zwischen den Gleitflächen.

Wahl der Führungen

Wahl der Führungen:

1. Die Länge der Bewegungsbahn.
2. Das Ausmaß und die Richtung der auf die Führung ausgeübten Kraft.
3. Die erforderliche Bewegungsgenauigkeit.
4. Die Art der Bewegung: hohe oder niedrige Geschwindigkeit.

Arten von Führungen

Rechteckige Prismatische Führungen

Rechteckige Prismatische Führungen: Parallel oder senkrecht. Das Abheben des Tisches oder Wagens wird mit Leisten an der Unterseite verhindert.

Dreieckige Prismatische Führungen

Dreieckige Prismatische Führungen: Haben einen Winkel und die Bearbeitung ist komplizierter und kostspieliger. Die Einstellung des Spiels ist am einfachsten.

Runde Führungen

Runde Führungen: Diese gleiten ineinander und werden in Pressen verwendet.

Wälzführungen

Wälzführungen:

• Nachteile:

1. Erfordern gute Schmierung.
2. Unterstützen geringere Kräfte als die vorherigen.
3. Sind teurer.

Ausrichtungsmethoden

Traditionelle Methode

Traditionelle Methode:

1. Bettausrichtung: Erfolgt mit einem Stahlseil, das von einem Ende des Bettes zum anderen gespannt wird. Dieser Draht hat einen Durchmesser zwischen 0,2 und 0,25 mm für eine Länge von 5 m und wird durch ein Gewicht gespannt. Eine präzise Kontrolle erfolgt in Bezug auf die Maschinenachse.
2. Ausrichtung der Unterbänke: Dies ist die Ausrichtung des Wagens in Bezug auf das Werkstück oder die Ersatzteile für dieses Modell. Mit einem Winkelmaß und einer Messuhr im Wagen wird die Ausrichtung des Wagens in Bezug auf die Halterung durch Vorwärts- und Rückwärtsbewegung gemessen.
3. Nivellierung: Besteht darin, dass alle Ebenen der Maschine parallel zueinander und im Raum ausgerichtet sind. Nivelliergeräte werden verwendet, um die Höhe der Maschine mit einer Schraubenmutter einzustellen.