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Kupplungen Kollisionsschutz für High-Speed-Anwendungen

Autor / Redakteur: Andreas Merz / Stefanie Michel

Dort, wo Drehzahlen und Dynamik hoch sind, können Kollisionen schwere Schäden verursachen. Um das zu vermeiden, ist ein Überlastschutz nötig, der auf diese hohen Anforderungen zugeschnitten ist. Sicherheitskupplungen können das leisten.

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Die Highspeed-Kupplungen wurden speziell auf die hohen Anforderungen in der Prüfstandstechnik zugeschnitten. Sie bieten zuverlässigen Schutz, ohne dabei die Messsignale zu beeinflussen.
Die Highspeed-Kupplungen wurden speziell auf die hohen Anforderungen in der Prüfstandstechnik zugeschnitten. Sie bieten zuverlässigen Schutz, ohne dabei die Messsignale zu beeinflussen.
(Bild: Mayr Antriebstechnik)

Ob für Motoren, Getriebe oder Pumpen – Leistungsprüfstände sind aus der modernen Produktion nicht wegzudenken. Mit diesen Bauteil- und Funktionsprüfständen lässt sich die ganze Bandbreite an Beanspruchungen für den Antriebsstrang und seine Komponenten praxisnah simulieren. Dabei kommen hochpräzise Systeme zum Einsatz – vom Antrieb über den Messflansch bis hin zur Welle. Und auch die Sicherheitskupplung, die Prüflinge und Messeinheiten vor Schäden durch Überlast schützt, muss in ihrer Ausführung zu diesen Qualitäten passen. Denn eine unpräzise Kupplung, die das Messsystem beeinflusst, macht die Bewertung im Prüffeld schwierig. Das Messergebnis wird verfälscht.

Bei High-Speed-Anwendungen muss zudem auch die Sicherheit von Menschen und Maschinen berücksichtigt werden. Deshalb muss die Sicherheitskupplung zuverlässig zum richtigen Zeitpunkt auslösen; ansonsten können Kollisionen bei hohen Drehzahlen schwere Schäden verursachen. „Nur mit der richtigen Kupplung macht die Absicherung Sinn. Die eine Kupplung für alle Anwendungen gibt es nicht“, erklärt Ralf Epple, Produktmanager bei Mayr Antriebstechnik. „Deshalb haben wir bereits im Standard ein sehr großes Produktspektrum, aus dem die Kunden wählen können.“

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High-Speed-Kupplungen für Prüfstände

Ganz aktuell hat das Unternehmen seine bewährten High-Speed-Kupplungen EAS-HSE um neue Baugrößen erweitert. „Wir bieten damit Sicherheitskupplungen für High-Speed-Anwendungen mit Drehmomenten von 30 bis 15.000 Nm und Drehzahlen von 25.000 min-1 für die kleinen und 8000 min-1 für die großen Baugrößen an“, ergänzt Epple. „Trotz E-Mobilität stellen wir bei den Industrieprüfständen eine Art Drehzahl-Obergrenze bei 25.000 bis 30.000 min-1 fest. Im Bereich Forschung und Entwicklung, wo wir mit Hochschulen und anderen Forschungseinrichtungen zusammenarbeiten, oder auch im Motorsport gibt es aber Projekte mit Drehzahlen deutlich über 30.000 min-1. Die Erfahrungen aus diesen Projekten nutzen wir, um unseren Standard permanent weiterzuentwickeln. Selbstverständlich haben wir dabei aber auch kleinere Drehzahlen im Blick.“

An- und Abtrieb sekundenschnell getrennt

Übersteigt in einem Prüfstand das Drehmoment den an der Sicherheitskupplung eingestellten Grenzwert, rastet die Kupplung aus und trennt An- und Abtrieb innerhalb von Sekundenbruchteilen. Nach einem Überlastfall muss somit schlimmstenfalls die Messwelle neu kalibriert werden. Einen teuren Schaden an Antriebsstrang oder Prüfling hingegen verhindert die Sicherheitskupplung zuverlässig.

Die High-Speed-Sicherheitskupplungen EAS-HSE von Mayr Antriebstechnik übertragen das Drehmoment spielfrei und mit hoher Drehsteifigkeit. Sie sind kompakt, haben eine hohe Leistungsdichte und ein geringes Massenträgheitsmoment. Dies wird erreicht durch einen kleinen Außendurchmesser bei einem verhältnismäßig großen Bohrungsdurchmesser. Und auch die integrierten Elemente, die das Drehmoment bei der Kupplung übertragen, sind speziell ausgewählt. Letztendlich gilt für die Auslegung: Bohrungsdurchmesser, Außendurchmesser und Elementegröße müssen harmonieren, um ein schwingungsarmes System zu erhalten, das im Auslösefall präzise funktioniert.

Für ein exaktes Messergebnis

Neben Sicherheitskupplungen sind Wellenausgleichskupplungen ein entscheidendes Zubehörteil in Prüfständen. Denn sie minimieren die auf den Messflansch wirkenden Störgrößen. Diese Störgrößen oder sogenannte parasitäre Kräfte entstehen oftmals durch Ausrichtfehler im Antriebsstrang. So treten in fast allen Anwendungen Versätze zwischen An- und Abtriebsseite auf. Zusammen mit dem Messflansch kommen daher Wellenausgleichskupplungen zum Einsatz.

Auf Basis der bewährten spielfreien und drehsteifen Roba-DS Baureihe bietet Mayr Antriebstechnik eine speziell für Messflansche angepasste Ausführung seiner Ausgleichskupplung an, die ideale Voraussetzungen für exakte Messergebnisse schafft. Diese Lamellenpaketkupplungen übertragen das Drehmoment spielfrei und äußerst drehsteif. Zudem gleichen sie Quer- und Axialkräfte sowie Biegemomente aus. Damit sorgen sie nicht nur für präzise Messergebnisse, sondern bieten auch bestmöglichen Schutz für den Messflansch, das mechanisch schwächste Glied im Antriebsstrang und gewährleisten somit eine lange Lebensdauer. Neben ihrer hohen Laufruhe und der geringen Massenträgheit zeichnen sich die Kupplungen durch eine hohe Wuchtgüte aus und sind besonders robust und unempfindlich.

Zwischen Materialeigenschaften und tatsächlicher Anwendung abwägen

„Abgesehen von diesen Messflansch-Kupplungen arbeiten wir aber auch weiter an anderen massenoptimierten Messflansch-Kupplungen, zum Beispiel aus Aluminium oder Titan“, gibt Ralf Epple einen Einblick in die aktuellen Entwicklungen. „Es gilt hier aber immer zwischen den Materialeigenschaften, wie Gewicht, Steifigkeit oder Dauerfestigkeit, und der finalen Kundenanwendung, also den tatsächlichen Drehzahlen, Lastwechsel, Lastzyklen, Lagerabständen und Bohrungsdurchmessern abzuwägen. Letztendlich zählt natürlich auch das Preis-Leistungsverhältnis. Bestehende Varianten aus Alu oder Titan einfach anzubieten, ohne vorher die Anwendung zu betrachten, kann zudem ein böses Erwachen geben.“

* Andreas Merz ist Produktmanager bei Mayr Antriebstechnik in 87665 Mauerstetten, Tel. (0 83 41) 8 04-0, info@mayr.com

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