Kupplungen: Typen, Funktionen und Bauelemente

Kupplungen: Typen und Funktionen

Starre Kupplungen

Starre Kupplungen: Das sind Kupplungen, die eine starre Verbindung zwischen zwei Wellen herstellen. Sie bestehen in der Regel aus zwei Platten, die miteinander verbunden sind (z. B. mittels Schrauben), und erlauben keine relative Bewegung zwischen den verbundenen Elementen.

Drehmomentbegrenzer (Limitadores)

Drehmomentbegrenzer: Diese Ausführungen sind starr und übertragen das Drehmoment, solange ein bestimmter Grenzwert nicht überschritten wird. Häufig werden sie mit einem scherstiftartigen Element (z. B. Kreuzstift), das bei Überschreiten des Drehmoments bricht, realisiert. Solche Lösungen sind einfach und kostengünstig. Ein Nachteil ist, dass nach dem Auslösen in der Regel ein Eingriff erforderlich ist, um die Verbindung wiederherzustellen. Sie werden als Sicherheitsfunktion eingesetzt.

Elastische Kupplungen

Elastische Kupplungen: Diese Kupplungen erlauben zwischen den Wellen eine gewisse relative Bewegung. Das elastische Element verformt sich im Betrieb elastisch und kehrt danach in seine Ausgangsform zurück. Elastische Kupplungen werden weit verbreitet in Motorenkupplungen und anderen Anwendungen eingesetzt, um Stöße zu dämpfen und Schwingungen zu reduzieren.

Bewegliche Kupplungen und Spezialtypen

Bewegliche Kupplungen: Sie erlauben eine gewisse Beweglichkeit einer Achse gegenüber der anderen. Zu den speziellen Ausführungen gehören:

• Oldham-Kupplung: Überträgt Bewegungen zwischen zwei Wellen, die nicht exakt koaxial ausgerichtet sind. Sie ermöglicht radiale Verschiebungen und kompensiert axiale sowie winkelbedingte Abweichungen.
• Kardangelenk (Kardan-Kupplung): Überträgt Bewegungen zwischen zwei Wellen, die einen gewissen Winkel zueinander bilden. Typisch ist ein Kreuzgelenk (Kreuz) zwischen zwei Gabeln, das die Drehmomentübertragung bei Winkeldifferenzen ermöglicht.

Geregelte Kupplungen

Geregelte Kupplungen: Das sind Kupplungen, die die Kontinuität oder Unterbrechung der Drehbewegung zwischen Achsen bewusst steuern können. Die Regelung erfolgt häufig über spezielle Reibungselemente oder Antriebe. Durch Scheiben oder Reibflächen wird eine kontrollierte Relativbewegung ermöglicht, sodass während des Maschinenbetriebs eine definierte Übertragung stattfindet. Solche Kupplungen sind in Bezug auf das übertragbare Drehmoment limitiert und auf bestimmte Betriebsbedingungen ausgelegt.

Automatische Kupplungen und Schutzkupplungen

Automatische Kupplungen: Diese Kupplungen stellen automatisch die Verbindung zwischen Antriebs- und Abtriebsseite her bzw. trennen sie, ohne manuelles Eingreifen. Beispiele und Typen:

• Fliehkraftkupplung: Bei zunehmender Motordrehzahl tritt die Kupplung durch die Zentrifugalkraft der Massen in Eingriff; bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl wird die Kupplung wieder abgekoppelt.
• Sicherheitskupplungen (Drehmoment-Sicherungen): Lösen bei Überschreiten eines vorgegebenen Drehmomentwerts. Manche Bauarten sind reversibel (stellen die Verbindung nach dem Wegfall der Überlast wieder her), andere sind irreversibel (müssen nach Überlast mechanisch zurückgesetzt oder ausgetauscht werden).
• Klauenkupplungen: Übertragen das Drehmoment formschlüssig; je nach Bauart können sie bei Überlasten ausrücken oder blockieren.
• Einwegkupplungen / Rücklaufsperren: Übertragen die Bewegung nur in einer Drehrichtung der Antriebswelle (z. B. Rücklaufsperren und Einrichtungs-Kupplungen).
• Ratschenmechanismen: Wandeln eine oszillierende Bewegung in eine Drehbewegung in eine bestimmte Richtung um.

Kinetische Energiespeicher (Schwungräder)

Schwungrad / kinetischer Energiespeicher: Wird typischerweise verwendet, um Bewegungen zu homogenisieren und periodische Unregelmäßigkeiten zu glätten. Die gespeicherte kinetische Energie eines Schwungrades wird angegeben durch die Formel E = 1/2 · I · ω², wobei I das Massenträgheitsmoment und ω die Winkelgeschwindigkeit ist.

Elastische Energiespeicher

Elastischer Energiespeicher: Das elastische Bauteil einer Kupplung sammelt während kurzer Belastungsphasen Energie und gibt diese in den nachfolgenden Momenten wieder frei. Dadurch werden Stöße abgefedert und Belastungsspitzen vermindert.

Dämpfer

Dämpfer: Dämpfer sind Bauteile, die zur kontrollierten Dissipation (Zerstreuung) von Energie entwickelt wurden. Ihre Aufgabe ist es, die von elastischen Elementen gespeicherte Energie gedämpft freizugeben und dadurch unkontrollierte Schwingungen zu verhindern. Elastische Elemente neigen dazu, nach der Verformung schwingend in die Ausgangslage zurückzukehren; Dämpfer reduzieren diese Schwingungen.

Wälzlager (Rolling)

Wälzlager / Rollenlager: Bestehen aus zwei Ringen und einer Reihe von Wälzkörpern, die von einem Käfig geführt werden. Die Wälzkörper rollen zwischen Innen- und Außenring und führen so die Lagerbewegung bei geringem Reibungswiderstand.