In den vorangegangenen Blogbeiträgen haben wir uns nach und nach mit einzelnen Komponenten des Antriebsstrangs beschäftigt. Wir sprachen von der Auslegung und Instandsetzung von Gelenkwellen, der effizienten Wartung von Getrieben oder auch generell von der Überwachung von Antriebssträngen.
Im folgenden Beitrag möchten wir uns nun noch einer weiteren Komponente, der Kupplung, widmen.
Grundsätzlich dient eine Kupplung der Verbindung zweier Wellen, wobei die Kupplung eine wesentliche Komponente im Antriebsstrang darstellt und diesen, neben der Kraftübertragung, auch vor zu hohem Drehmoment schützt. Je nach Anwendung unterscheidet man in drehelastischen und drehstarren Kupplungen.
Damit eine Kupplung ihren mechanischen Anforderungen langfristig standhält und möglichst wartungsarm und störungsfrei funktioniert, müssen bei der Auslegung und Auswahl folgende Kriterien beachtet werden:
Bei der Auslegung einer drehelastischen Kupplung ist das maximale Antriebsmoment einer der zentralen Faktoren. Es definiert als Drehmoment die maximale Kraft, die während des Betriebs auftreten kann und darf. In der Konsequenz empfiehlt es sich vor allem bei einem Kupplungsschaden eine Drehmomentmessung durchzuführen, um das reale maximale Moment zu identifizieren und das Ersatzteil den Belastungen entsprechend auszulegen.
Die Steifigkeit als weiteres kritisches Kriterium bei einer Kupplung beschreibt den Widerstand des Materials gegen Verformung und hängt dabei nicht nur vom Werkstoff selbst, sondern auch von der Form und Größe der Querschnittsfläche ab, die die auftretende Kraft abfangen kann.
Auftretende Schwingungen sind in einem Antrieb eine häufige, aber leider sehr herausfordernde Konsequenz. Schwingungen führen zu Schäden, die oft erst spät erkannt werden, da ihre zerstörerische Wirkung nur langsam zutage kommt. Partner wie Off-Highway Powertrain Services empfehlen daher grundsätzlich eine Schwingungsmessung am Antrieb oder Motor durchzuführen, um diesen auf den Grund zu gehen und so weit wie möglich zu eliminieren. Während des laufenden Betriebs kann es auch zu periodischen Schwingungen kommen, wobei die Ausschläge immer stärker werden und sich das System sozusagen „aufschaukelt“. Dies ist besonders bei Dieselmotoren der Fall, der durch die Hubbewegung des Zylinders die Kraft nur ungleichmäßig auf die Kurbelwelle abgibt, wodurch natürliche Schwingungen entstehen.
Außerdem bringt das auch eine besondere Herausforderung für die Kupplung mit sich, die die Schwingungen folglich dämpfen und abfedern muss. Die Dämpfungseigenschaft einer Kupplung hängt dabei im Wesentlichen vom Material ab.
Umgebungseinflüsse wie Feuchtigkeit oder Hitze beeinflussen die Standhaftigkeit der Kupplung nachhaltig. Während Feuchtigkeit zu Korrosion führt, beeinflussen hohe Temperaturen zusätzlich die mechanische Standfestigkeit und führen zu erhöhtem Verschleiß der Kupplungsbeläge und somit zu einem frühzeitigen oder gar ungeplanten Ausfall.
All die zuvor beschriebenen Einflussfaktoren auf die Standhaftigkeit einer Kupplung sind mit deren Berechnungen und Standardvorgaben in der DIN 740 Teil 2 definiert, die somit jeder Auslegung zugrunde liegen sollte.
Grundsätzlich gilt jedoch, dass alle Komponenten aufeinander abgestimmt sein müssen. Nur, wenn alle Komponenten eines Antriebsstrangs ideal zusammenarbeiten, können Schwingungen durch Fehlausrichtungen oder Schäden durch Überbelastung vermieden werden und ein sicherer und effizienter Betrieb der Anlage sichergestellt werden.
