Wellenkupplungen – Grundlagen und Anwendungsbereiche

Kupplungstypen und ihre Auswahl

Dieser Blog-Artikel bietet eine Einführung in die Funktionsweise von Kupplungen und die verschiedenen Arten, die heutzutage verwendet werden.

Was ist eine Kupplung?

Eine Kupplung ist ein mechanisches Bauteil, das eine Verbindung zwischen zwei rotierenden Komponenten einer Maschine herstellt oder löst.

Kupplungen werden in vielen Maschinen und Anlagen eingesetzt, um die Kraftübertragung zu steuern und zu kontrollieren. Dabei kann die Kupplung bei Bedarf die Drehbewegung des Antriebs auf die angeschlossene Welle übertragen oder sie unterbrechen. Mehr Informationen über Rotationswellen finden Sie in unserem Artikel über Wellenarten im Maschinenbau.

Es gibt verschiedene Arten von Kupplungen, z.B. Scheibenkupplungen, Oldham Kupplungen oder Schlitzkupplungen, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften und Anwendungen haben. Eine korrekt eingestellte und gewartete Kupplung ist von großer Bedeutung für die Zuverlässigkeit und die Leistungsfähigkeit von Maschinen. Neben ihrer Hauptfunktion, der Kraftübertragung, können Kupplungen je nach Ausführung auch zum Ausgleich von axialen, radialen und winkligen Wellenversätzen oder dem Dämpfen von Stößen in mechanischen Systemen eingesetzt werden.

Wie funktioniert eine Kupplung und welche Kupplungstypen gibt es?

Kupplungen sind ein weit verbreitetes und häufig verwendetes Bauteil in der Konstruktion. Zu den am weitesten verbreiteten Kupplungstypen gehören:

• Scheiben-Kupplungen
• Klauenkupplungen
• Schlitzkupplungen
• Balgkupplungen
• Wellenkupplungen
• Starre Kupplungen
• Oldham Kupplungen

Je nach Anwendungsfall eignen sich unterschiedliche Kupplungstypen für den Einsatz in einem mechanischen System.

Scheibenkupplung

Scheibenkupplungen können hohe Drehmomente mit einem großen Wirkungsgrad zwischen zwei Wellen übertragen. Scheibenkupplungen können als Variante mit einer oder zwei Scheiben ausgeführt sein, über die das Drehmoment von der antreibenden Welle auf die angetriebene Welle übertragen wird. Sie zeichnen sich durch Spielfreiheit und eine ausgeprägte Torsionssteifigkeit aus und eignen sich gut für den Einsatz als Servokupplungen in Servo-Motoren. Je nach Ausführung können Scheibenkupplungen geringe Radial- und Winkelversätze ausgleichen. Scheibenkupplung im MISUMI Webshop einkaufen.

Klauenkupplung

Die Klauenkupplung eignet sich für Anwendungen, bei denen ein hohes Drehmoment erforderlich ist. Häufig ist sie als Elastomerkupplung ausgelegt, bei der zwischen den Klauenkränzen der beiden Wellenenden eine Kunststoffscheibe eingelegt wird. Dadurch ist sie in der Lage, Stöße und Vibrationen zu dämpfen. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung als Elastomerkupplung ist die elektrische Isolation zwischen den beiden miteinander verbundenen Wellen. Entdecken Sie jetzt eine breite Auswahl an Klauenkupplung im MISUMI Webshop.

Oldham Kupplung

Oldham Kupplungen, auch als Kreuzklauenkupplung bekannt, können hohe Drehmomente zwischen zwei Wellen übertragen und weisen einen sehr großen zulässigen Fehlstellungsbereich auf. Durch ihren Aufbau mit aus Kunststoff gefertigten Kreuzscheiben zwischen den beiden Korpusteilen sind sie in der Lage, ein hohes Maß an radialem und angularem Versatz auszugleichen. Sie eigenen sich dadurch besonders für Fälle, in denen Rekationskräfte auftreten. Sichern Sie sich Ihre Oldham Kupplungen jetzt im MISUMI Webshop.

Schlitzkupplung

Schlitzkupplungen sind drehstarre Kupplungen, die sich aufgrund ihrer Spielfreiheit und Torsionssteifigkeit gut für den Einsatz mit Servo-Motoren eignen. Aufgrund der eingebrachten Schlitze kann diese Art von Kupplung axialen, radialen und angularen Versatz in geringem Maße ausgleichen. Schlitzkupplungen sind besonders für den Einsatz in Schrittmotoren geeignet, die sie spielfrei in den Aufbau eingebunden werden können. Besuchen Sie den MISUMI Webshop und erwerben Sie hochwertige Schlitzkupplungen.

Balgkupplung

Balgkupplungen verwenden einen Gummi- oder Metallbalg, um die Drehung zwischen zwei Wellen zu übertragen. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine spielfreie Kraftübertragung ermöglichen und gleichzeitig einen axialen sowie angularen Versatz ausgleichen können. Daher eignen sich Balgkupplungen für die Verwendung in Schrittmotoren. Verpassen Sie nicht die Möglichkeit, Balgkupplungen im MISUMI Webshop zu erwerben.

Starre Kupplung

Starre oder torsionssteife Kupplungen bestehen aus einem zusammenhängenden Formstück. Sie zeichnen sich durch Spielfreiheit und eine hohe Torsionssteifigkeit aus und können daher in Servo-Motoren eingesetzt werden. Da starre Kupplungen keinen Wellenversatz ausgleichen können, ist eine angemessene Zentrierung der Wellen notwendig.

Anhand des folgenden Beispiels kann das Vorgehen zur Auswahl der richtigen Kupplung und den zugehörigen Teilenummern verdeutlicht werden.

Anwendungsbeispiel:

• Antriebsmotor: Servomotor mit antriebsseitigem Kugelgewindetrieb
• Drehrichtung: Rückwärtslauf bei einer Drehzahl von 3000 rpm
• Radialversatz: 0,1 mm
• Winkelversatz: 1°
• Axialversatz: 0,1 mm
• Durchmesser Wellenbohrung auf Motorseite: 14 mm
• Durchmesser Wellenbohrung auf Kugelgewindetriebseite: 15 mm
• Gesamtlänge der Kupplung: 60 mm oder weniger

1. Passende Kupplung für Motortyp und Anwendung auswählen. Für den oben beschriebenen Antrieb ist eine spielfreie Kupplung notwendig, die einen Radial- und Winkelversatz zulässt. Anhand des oben gezeigten Schemas zur einfachen Auswahl der Kupplung eignet sich eine Scheibenkupplung CPDW.
2. Kompensationsmoment für Kupplung berechnen. Bedingung: Spitzenmoment des Servo-Motors von 3,0 Nm und Nenndrehmoment des Servo-Motors von 1,0 Nm. Bei Berechnung des Kompensationsmoments mit einem Kompensationsfaktor von 2,0 (Referenzwert) ergibt sich die Anforderung an ein zulässiges Drehmoment von 6 Nm oder höher. Diese Anforderung wird durch die Ausführung CPDW40 erfüllt.
3. Kupplungstoleranz prüfen. Die in Schritt 2 ausgewählte Ausführung erfüllt die notwendigen Radial-, Axial- und Winkeltoleranzen.
4. Wellenbohrung auswählen. Die erforderlichen Wellenbohrungen von 14 und 15 mm sind beide für die ausgewählte Ausführung umsetzbar. Dadurch ergibt sich für die Artikelbezeichnung der Zusatz “14” für die Wellenbohrung d1 und “15” für die Wellenbohrung d2.
5. Wellenverbindungsverfahren auswählen. Bei dieser Kupplungsvariante steht lediglich das Befestigungsverfahren über eine Klemme zur Verfügung. Daher ist keine Auswahl notwendig.
6. Abschließende Prüfung der Maße Die Gesamtlänge der ausgewählten Kupplung beträgt 49,4 mm und liegt somit im zulässigen Bereich der Anforderungen von 60 mm oder weniger. Die abschließende Teilenummer ist CPDW40-14-15.

Wellenkupplungen für jeden Einsatzzweck

MISUMI bietet für jeden Einsatzzweck die passende Kupplung. Durch den großen Umfang an Konfigurationsmöglichkeiten können alle Kupplungstypen passend für die jeweilige Anwendung angepasst werden. Dabei werden Korpus und andere Komponenten der Kupplung aus hochwertigen Materialien wie Aluminium oder rostfreiem Stahl gefertigt und genügen dabei den höchsten Qualitätsansprüchen.

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