Maschinenkupplungen: Typen, Funktion & Anwendung

Kupplungen sind wesentliche Bestandteile langlebiger Maschinen. Ihre korrekte Montage und regelmäßige Wartung sind entscheidend für die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der gesamten Anlage.

Antriebsverbindungen

Sie stellen eine flexible Verbindung zwischen zwei Achsen her. Scheiben ermöglichen Drehungen, und Schrauben verbinden die Elemente. Es gibt Komponenten, die eine gegenseitige Verschiebung ermöglichen. Die Berechnung ist in der Regel einfach und unkompliziert.

Starre Kupplungen

Diese Kupplungen sind starr und übertragen Kräfte, wobei das übertragene Drehmoment einen bestimmten Wert nicht überschreiten darf. Querverbindungen werden oft mit Keilen realisiert, die Scherkräfte übertragen. Sie sind einfach und kostengünstig. Scherkräfte müssen kontrolliert werden, wofür Sicherheitselemente eingesetzt werden.

Elastische Kupplungen

Diese Kupplungen ermöglichen eine gewisse Rotation und sind flexibel. Sie kehren nach einer Verformung in ihre Ausgangsposition zurück. Ihre Konstruktion ist einfach.

Gelenkkupplungen und Kardanwellen

Diese Kupplungen ermöglichen eine flexible Verbindung zwischen Achsen. Die Oldham-Kupplung verbindet zwei nicht-koaxiale Achsen. Die bekannteste Option ist die Kardanwelle. Ihre Struktur ermöglicht es, einen bestimmten Winkel zwischen den beiden Achsen zu erzeugen, auch wenn sich der Übertragungswinkel ändert. Das Kreuzgelenk ist mit Gabeln verbunden. Die Kardanwelle mit ihren verzahnten Wellen ermöglicht eine Längenänderung und bietet ein breites Anwendungsspektrum.

Geregelte und Schaltbare Kupplungen

Diese Kupplungen sind mit Betätigungselementen verbunden, die es ermöglichen, die Bewegung der Achsen zu unterbrechen oder fortzusetzen. Sie steuern die Kontinuität oder Nicht-Kontinuität der Kraftübertragung.

Reibungskupplungen

Reibungskupplungen stellen die Kontinuität der Bewegung durch Reibung her. Sie ermöglichen den Betrieb der Maschine. Aufgrund von Verschleiß und hohen Belastungen werden sie aus speziellen Materialien gefertigt. Sie sind besonders in Fahrzeugen verbreitet.

Beim Treten des Kupplungspedals wird die elastische Druckplatte gelöst und die Reibscheibe freigegeben, wodurch die Kraftübertragung unterbrochen wird. Beim Loslassen des Pedals drückt die Feder die Platte wieder an, um die Bewegung fortzusetzen.

Zahn- und Klauenkupplungen

Zahnkupplungen stellen eine formschlüssige Verbindung zwischen zwei festen Elementen her. Beispielsweise werden sie in konventionellen Werkzeugmaschinen-Getrieben oft verwendet, um die Geschwindigkeit zu ändern. Wenn die Geschwindigkeit während des Maschinenbetriebs geändert wird, sollten für die Synchronisierung der Zahnkupplungen synchronisierbare Reibkegel verwendet werden. Um übermäßigen Verschleiß zu vermeiden, ist eine ruckfreie Betätigung der Klauenkupplung wichtig.

Hydrodynamische Kupplungen

Diese Kupplungen nutzen eine Flüssigkeit (z.B. Öl) und gekreuzte Schaufeln, um zwei Systeme zu verbinden. Die treibende Flüssigkeitsmasse überträgt die Bewegung auf das angetriebene System. Sie basieren auf der Verwendung einer speziellen Kupplungsflüssigkeit.

Automatische Kupplungen

Automatische Kupplungen verbinden und trennen das treibende und angetriebene Element selbstständig, basierend auf einer Änderung der Betriebsbedingungen.

Fliehkraftkupplungen

Diese Kupplungen kuppeln nur ein, wenn eine bestimmte Geschwindigkeit überschritten wird. Erhöht sich die Motordrehzahl, erfolgt die automatische Kupplung infolge der Zentrifugalkraft, die auf bewegliche Massen wirkt. Fällt die Drehzahl unter einen bestimmten Wert, wird die Kupplung wieder gelöst.

Drehmomentbegrenzende Kupplungen

Diese Kupplungen begrenzen das übertragene Drehmoment und trennen die Verbindung, sobald ein spezifischer Wert überschritten wird. Dies führt zur Unterbrechung der Bewegungskontinuität.

Man unterscheidet zwei Haupttypen:

• Nicht-wieder-einkuppelnde Kupplungen: Diese trennen die Verbindung dauerhaft bei Überlastung (z.B. durch Abscheren eines Stifts) und müssen manuell zurückgesetzt werden.
• Wieder-einkuppelnde Kupplungen: Diese trennen bei Überlastung und kuppeln automatisch wieder ein, sobald die Last unter den Grenzwert fällt. Ein gängiges System verwendet Kugeln, die durch konische Federn in Nuten gehalten werden. Bei Überschreitung eines bestimmten Drehmoments werden die Kugeln aus ihren Nuten gedrückt, und die Trennung erfolgt.

Freiläufe (Einwegkupplungen)

Freiläufe übertragen Bewegung nur in eine einzige Richtung. Beispiele hierfür sind automatische Schraubendreher oder Ratschenschlüssel. Sie können auch eine hin- und hergehende Bewegung in eine Drehbewegung umwandeln. Diese Kupplungen werden typischerweise bei niedrigen Geschwindigkeiten eingesetzt.