Kupplungen sind im Antriebsstrang von besonderer Bedeutung, denn sie übertragen die Leistung zwischen der Antriebs- und Abtriebsseite und kompensieren unvermeidliche Fluchtungsfehler der Aggregate. Wie andere Maschinenelemente, müssen auch Kupplungen regelmäßig gewartet werden. Nur bei einer optimalen Auslegung der Kupplung auf die Anforderungen der Betriebssituationen und einer optimalen Instandhaltung, kann sie einen Beitrag zur Prozesssicherung der Maschine oder Anlage leisten.
72 Prozent der in einer Studie befragten Unternehmen aus dem Bereich Fertigung, Produktion, Infrastruktur und Verkehr sprechen einem Anlagenstillstand ökonomisch gravierende Folgen zu. Bei Großanlagen sind es 83 Prozent. Liegen Ersatzteile auf Lager bereit, lassen sich die Zeit des Stillstandes – und damit die Kosten - deutlich senken.
Grundsätzlich gilt: Je größer die Anlage, je wichtiger die ständige Verfügbarkeit und je mehr verbindliche Regelwerke etwa in Arbeits- und Anlagensicherheit umgesetzt werden müssen, desto größer sind die Kosten für Wartung und Instandhaltung.
Belastungen in motorgetriebenen Anlagen
Neben den Wellen-Naben-Verbindungen sind die Übertragungselemente die am stärksten beanspruchten Stellen von Kupplungen, die in entsprechenden Industrieanwendungen genutzt werden. Darunter fallen auf Druck oder Schub beanspruchte, elastische und hochelastische Elemente sowie die Lamellenpakete einer Stahl-Lamellenkupplung und die Balligverzahnungen in Zahnkupplungen. Sie übertragen das Drehmoment zwischen den Aggregaten. Elastische Kupplungen können dabei durch ihre Nachgiebigkeit Drehmomentstöße kompensieren. Drehstarre Kupplungen sind dafür weniger geeignet.
Bei einer kompakten oder geglockten Bauweise können in der direkten Umgebung der Kupplung Temperaturen entstehen, die elastische Elemente schneller altern lassen.
Neben der Temperatur beeinflussen Häufigkeit und Intensität von Drehmomentstößen die Lebensdauer der Übertragungselemente. Ein optimales Kupplungsdesign vermeidet vorzeitigen Verschleiß. Berechnungssimulationen wie die Drehschwingungsanalyse helfen, den optimalen Kupplungstyp zu wählen. Diese sollte immer dann für einen Antriebsstrang durchgeführt werden, wenn eine dynamische Anregung wie zum Beispiel durch einen Verbrennungsmotor vorhanden ist.
Steifigkeit und Dämpfung beeinflussen die Belastung am Antriebsstrang
Vibrationen aufgrund von Drehmomentstößen belasten den Antriebsstrang. Steifigkeit und Dämpfung der Kupplung beeinflussen den Vorgang. (Klicken Sie auf die Bilder, um sie zu vergrößern)
Prozessbedingt sind durch Umwelteinflüsse weitere Belastungen an der Kupplung möglich, beispielsweise durch das Eindringen von Zunder bei der Herstellung von Stahl. Dieses kann vermieden werden, etwa durch eine geschlossene Bauweise der Kupplung.
Ist betriebsbedingt eine Unterbrechung der Drehmomentübertragung zulässig, bieten sich auch durchschlagende Kupplungen an. Sind die hier eingesetzten elastischen Elemente verschlissen, so wird die Drehmomentübertragung unterbrochen, ohne dass die Metallteile beschädigt werden. Dadurch kann auch eine Beschädigung der angrenzenden Aggregate in den meisten Fällen verhindert werden.
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