Schaltbare Kupplungen

Inhaltsverzeichnis

1. Einteilung der Kupplungen nach VDI

2 Systemanalyse + Auswahlkriterien

3. Konstruktive Hinweise
3.1 Lamellenkupplung
3.2 Doppelkegelkupplung
3.3 Reibringkupplung
3.4 Vereinfachte Variation von Kupplungsgr öß en

4. Auslegungsgrundlagen
4.1 Schaltzeit mit Momentensprung
4.2 Schaltzeit mit Anstiegszeit
4.3 Schaltzeit mit veränderlichem Lastmoment
4.3.1 Fall I lineare Änderung des Lastmomentes
4.3.2 Fall II quadratische Änderung des Lastmomentes
4.4 Schaltarbeit mit Momentensprung
4.5 Schaltarbeit mit veränderlichem Lastmoment
4.5.1 mit linear verlaufendem Lastmoment
4.5.2 mit quadratisch verlaufendem Lastmoment
4.6 Synchronisierung im Zweimassensystem
4.6.1 mit konstantem Lastmoment
4.6.2 mit linear verlaufendem Lastmoment
4.6.3 mit quadratisch verlaufendem Lastmoment

Literaturverzeichnis

1. Einteilung der Kupplungen nach VDI 2240

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2 Systemanalyse + Auswahlkriterien

Systemanalyse:

Warum müssen Anforderungen an eine Kupplung definiert werden?

- zeitliche Abläufe müssen mit Vorgaben übereinstimmen
- um Schäden zu vermeiden
- Bei Schäden ist es oft schwer einen Kupplungsaustausch durchzuführen, ohne eine Änderung des Antriebssystems vorzunehmen

Ermitteln:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

- Motorkennlinie , Arbeitsmaschinenkennlinie
- Federsteifigkeit des Systems (für Schwingungsanalysen)
- Schaltzeiten, Schaltverhalten, Erstellen eines Drehmoment- Zeit- Verhal- tensdiagramm
- Lebensdauer (Anzahl der Schaltungen)
- Wartungsintervalle (für Verschleißteilnachstellung)
- Energieform für das Schalten
- Ist eine Medienversorgung vorhanden?
- Umgebungsparameter : Ölraum , Trockenraum , Temperaturen , Luftfeuch- te , Staub
- sicherheitstechnische Aspekte (Normenwerke)

Auswahlkriterien:

Durch die Systemanalyse und der Einteilung der Kupplungen lässt sich die Art der notwendigen Kupplung bestimmen.

Zusammenfassung:

- Wie soll die Drehmomentenschaltung sein? - hart - weich
- Welche Fremd-Schaltenergie steht zur Verfügung?
- Welche Schaltzeiten sollen realisiert werden?
- elektromagnetisch - hydraulisch - mechanisch - form-/ reibschlüssig
- Wie hoch soll die Lebensdauer sein?
- Nachstellung Verschleißteile - Nass- oder Trockenlauf
- Was ist beim Einbau zu beachten?
- Einbaumaße z.B. Einflächen-, Zweiflächen- oder Mehrscheibenkupplung

3. Konstruktive Hinweise

Schwerpunkt: Fremdbetätigte - Reibschlüssige Kupplung

3.1 Lamellenkupplung

Um ein Drehmoment übertragen zu können müssen die Lamellen ein Mitnehmerprofil aufweisen.

Verschiedene Ausführungen sind im Bild 01 dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 01 (Mitnehmerprofile von Lamellen ; Quelle: Schaltbare Reibkupplungen )

1. Nuten mit Mitnehmer 2. Mitnahmelappen im Au ß enmitnehmer Keile am Innenmitnehmer 3. Evolventenprofil 4. Bolzenmitnahme

Einhalten der Toleranzen, damit die Reibscheiben während des Schaltvorganges in dem Mitnehmerprofil gleiten können. Es muss eine Leichtgängigkeit erreicht werden, damit bei der Auslegung der Anpresskraft die Reibung der Lamelle in der Führung vernachlässigt werden kann.

Abmessungen der Trägerscheiben und des Reibbeleges nach Bild 02 sind den Tabellen 01/2 und den Diagrammen 01 zu entnehmen. Diese Richtwerte sind aufgrund von wärmetechnischen Betrachtungen aufgestellt worden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 02 (Reibscheibenabmessungen; Quelle: Schaltbare Reibkupplungen)

Tabelle 01 (Durchmesserverhältnisse; Quelle: Schaltbare Reibkupplungen)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 02 (Dicke der Trägerscheibe s; Quelle: Schaltbare Reibkupplungen)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Diagramm 01 (Dicke des Reibbelages abhängig vom Au ß endurchmesser a) organischer Belag b) Sinterbelag für Ö llauf; Quelle: Schaltbare Reibkupplungen)

Beachten der Ebenheits- und Parallelitätstoleranz nach DIN 7184 für Sinterbeläge nach Tabelle 03. Bei Nichteinhaltung kommt es zu einem erhöhten Leerlaufmoment und die Einlaufphase wird verlängert.

Tabelle 03 ( Toleranz von Sinterlamellen ; Quelle: Schaltbare Reibkupplungen )

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3.2 Doppelkegelkupplung

Die Geometrie der in Bild 03 dargestellten Doppelkegelkupplung ergibt sich aus folgenden Verhältnissen:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 03 Doppelkegelkupplung prinzipiell

3.3 Reibringkupplung

Geometrie der in Bild 04 dargestellten Reibringkupplung ergibt sich aus folgenden Verhältnissen:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 04 Reibringkupplung prinzipiell

3.4 Vereinfachte Variation von Kupplungsgr öß en

Herleitung der Drehmomentenabstufung

Das zu übertragene Drehmoment [M] ergibt sich aus der sich einstellenden Rei- bungskraft [F R ] zwischen den Reibflächen[A R ] , die wiederum von der Anpress- kraft[F ] abhängig ist.

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Jetzt wird das Verhältnis [a] vom Außenradius [R] zum Innenradius [r] eingeführt, damit die Abstufung nur noch von einer geometrischen Größe abhängig ist.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Durch Einsetzen der Einzelkomponenten und dem Radienverhältnis in [1.0] ergibt sich die Drehmomentengleichung [1.1] zu

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Innerhalb einer Baureihe sollen die Flächenpressung [p], die Anzahl der Reibflä- chen [z], das Radienverhältnis [a] und der Reibwert [ μ ] möglichst gleich bleiben, daher wird die Konstante K eingeführt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Durch Einführung dieser beschreibenden Konstante K ist das Drehmoment nur noch von dem Außenradius [R] als Variable abhängig.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Aufgrund dieser Beziehungen wird die Drehmomentenabstufung f eingeführt, welches ein Momentenverhältnis darstellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Beispiel zur Drehmomentenabstufung: f =2

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

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