Im Allgemeinen wird davon ausgegangen – und die üblichen Standardanwendungen beweisen es – dass Metallbalgkupplungen ohne Beschädigungen über die gesamte Einsatzdauer der Anwendung einsatzfähig bleiben, sofern sie korrekt ausgelegt werden. Das kann jedoch bei zukünftigen, noch dynamischeren Anwendungen, nicht mehr als selbstverständlich angenommen werden: Denn bei solchen Anwendungen müssen Sie weitere Kriterien bei der Auslegung und Auswahl der Kupplung berücksichtigen. Lesen Sie hier die wichtigsten Punkte, die Sie dabei beachten müssen.
Der Stahlwerkstoff ist entscheidend
Zusätzliche Kriterien müssen besonders dann berücksichtigt werden, wenn der Metallbalg (wie es ja üblicherweise der Fall ist) aus einem rostfreien, d.h. einem sog. „austenitischen“ Stahlwerkstoff besteht. Denn austenitischer Stahl (kubisch-flächenzentrierter Stahl bzw. „kfz“) verfügt im Gegensatz zu martensitischen Werkstoffen (kubisch-raumzentrierter Stahl bzw. „krz“) zwar über eine besonders gute Kombination mechanischer Eigenschaften und Korrosionsstabilität, besitzt jedoch nur eine „Zeitfestigkeit“: Hierunter versteht man die Anzahl der ertragbaren Lastspiele für eine gegebene Belastungsamplitude, bevor diese zu einem Bruch des Materials führen.
Das bedeutet, dass eine erhöhte Anzahl von Spitzenbelastungen am Metallbalg die Einsatzfähigkeit der Metallbalgkupplung reduziert, beispielsweise durch torsionale Drehmomentstöße sowie aus anderen Belastungen (z.B. axiale und laterale Bewegungen zwischen den Klemmenenden). Denn diese erhöhen damit das Risiko eines vorzeitigen Ausfalls der gesamten Antriebseinheit.
Gebrochener Metallbalg nach Überlastung
Einsatz in hochdynamischen Anwendungen
Das gilt insbesondere beim Einsatz von Metallbalgkupplungen in hochdynamischen Servoantrieben, z.B. bei sogenannten Tischsteuerungen, wo schnelle Positionierungseigenschaften erwartet werden. Die damit verbundenen hohen Brems- und Beschleunigungswerte, bei gleichzeitig gewünscht höheren Taktraten, generieren am Metallbalg der Kupplungen weitere Lastspiele, die Sie berücksichtigen müssen. Besonders hochbelastete und damit kritische Stellen sind dabei die Metallbalgenden bzw. deren Anbindung an die Klemmennabe:
GERWAH AKN 60 / Anbindung Metallbalgenden an Klemmnaben
Denn dort wirken neben dem zu übertragenden Drehmoment auch konzentriert wirkende wechselnde Biegemomente, die aus den unvermeidlichen Ausrichtungsfehlern und / oder Unwuchten resultieren können.
Kompensierung von Belastungsspitzen
Die oben genannten dynamischen Zusatzlastspiele und Belastungsspitzen können nicht immer nur durch eine Vergrößerung des Durchmessers des Metallbalgs kompensiert werden.
Diese würden die aus dem Drehmoment resultierenden Belastungen zunächst zwar reduzieren, jedoch könnten dann aufgrund der erhöhten lateralen Steifigkeit verstärkte, wechselnde Biegebeanspruchungen auftreten: Und diese würden sich ähnlich negativ auf die Lebensdauer auswirken – insbesondere bei gleicher Ausrichtgenauigkeit, höheren Drehzahlen und höherer Unwucht aufgrund der größeren Massen.
Drehdämpfungsmaßnahmen
Speziell bei Metallbalgkupplungen, die hochdynamischen Start-/Stoppbelastungen ausgesetzt sind, ist es oft vorteilhaft zusätzliche Drehdämpfungsmaßnahmen vorzusehen, da diese die Belastungsspitzen sowie die Anzahl unnötiger zusätzlicher Schwingspiele gleichermaßen reduzieren. Selbstverständlich sollte dabei aber die Drehmomentsteife des Metallbalges erhalten bleiben und die Drehmassen nicht noch zusätzlich vergrößert werden.
Ebenso kann es vorteilhaft sein, wenn die Anbindung des Metallbalgs an die Klemmennabe möglichst kerbwirkungsfrei vorgenommen wurde. Denn dadurch werden die aus den unvermeidbaren lateralen Bewegungen bzw. Winkelverlagerungen resultierenden Zusatzbelastungen minimiert und die Lebens-dauer der Kupplung erhöht.
GERWAH Metallbalgkupplungen
GERWAH Metallbalgkupplungen zeichnen sich gegenüber den Kupplungen von Mitbewerbern durch eine optimierte, d.h. eine nahezu kerbwirkungsfreie Anbindung des Metallbalges aus, die zugleich eine minimal dämpfende Eigenschaft besitzt und damit Drehmomentspitzen an dieser kritischen Stelle abmildert.
Klebeverbindung Metallbalg - Nabe einer GERWAH AKN-Kupplung
Zusätzlich wird hier – durch eine doppelseitige Klebung des Metallbalgs an die Klemmennabe – eine drehsteife und winkelgetreue Übertragung der Drehmomente möglich. Eine besonders eng tolerierte und zentrierte Anbindung des Metallbalges an die Nabe reduziert mögliche Unwuchtanregungen und ist somit für Anwendungen im höheren Drehzahlniveau besonders geeignet.
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