Große sowjetische Enzyklopädie. - M.: Sowjetische Enzyklopädie. 1969-1978 .

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Sicherheitskupplung- Schutzbeschläge zum Schutz des Drahtes vor Beschädigungen bei einem möglichen Aufprall auf die Beschläge. [GOST 17613 80] Themen lineare Beschläge Allgemeine Begriffe Beschläge ...

Sicherheitskupplung- apsauginė mova statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. Überlastkupplung; Sicherheitskupplung vok. Überlastkupplung, f; Sicherheitskupplung, f rus. Sicherheitskupplung, F-Pr. Manchon de Protection, m … Automatikos terminų žodynas

Sicherheitskupplung- 58. Sicherheitskupplung Schutzbeschläge zum Schutz des Drahtes vor Beschädigung bei einem möglichen Aufprall auf die Beschläge Quelle: GOST 17613 80: Linearbeschläge. Begriffe und Definitionen Originaldokument... Wörterbuch-Nachschlagewerk mit Begriffen der normativen und technischen Dokumentation

Antriebskupplung, vorgesehen um die Maschine vor Überlastungen zu schützen; Bei Überlastung der Maschine lösen sich die Kupplungshälften oder rutschen durch... Großes enzyklopädisches polytechnisches Wörterbuch

Sicherheitskupplung mit unzerbrechlicher Verbindung- Sicherheitskupplung, bei der die Abschaltung bei Überschreiten des Nenndrehmomentwertes aufgrund von Umfangskräften erfolgt, die die Reibungskräfte zwischen den Verbindungselementen und den Kupplungshälften übersteigen. [GOST R 50371 92] Kopplungsthemen... ... Leitfaden für technische Übersetzer

Sicherheitskupplung mit Bruchglied- Sicherheitskupplung, bei der eine Abschaltung bei Überschreiten des Nenndrehmomentwertes wegen Zerstörung erfolgt Verbindungselemente. [GOST R 50371 92] Kupplungsthemen Verallgemeinernde Begriffe Arten mechanischer Kupplungen ... Leitfaden für technische Übersetzer

Sicherheitskupplung mit Dreieckszahn- Sicherheitskupplung mit zerstörungsfreier Verbindung, die aufgrund der bei der Drehmomentübertragung auftretenden Axialkräfte an den zusammenwirkenden Flächen der dreieckigen Endzähne der Kupplungshälften abschaltet. [GOST R 50371 92] Kopplungsthemen... ... Leitfaden für technische Übersetzer

Sicherheitskupplung mit Scherbolzen- Sicherheitskupplung mit Bruchkulisse, die durch Zerstörung der in den Kupplungshälften parallel zur Kupplungsachse eingebauten Zylinderstifte ausgerückt wird. [GOST R 50371 92] Kupplungsthemen Allgemeine Begriffe Arten mechanischer Kupplungen ... Leitfaden für technische Übersetzer

Sicherheitskupplung mit Scherstiften- Sicherheitskupplung mit Bruchglied, die durch Zerstörung von Zylinderstiften, die senkrecht zur Kupplungsachse in beiden Kupplungshälften eingebaut sind und an der Berührungsgrenze der Kupplungshälften eine Verdünnung aufweisen, ausgeschaltet wird. [GOST R 50371 92] Themen... ... Leitfaden für technische Übersetzer

Sicherheitskupplung mit halbrunder Scherkeil- Rus-Kupplung (g) mit Drehkeil, Sicherheitskupplung (g) mit halbkreisförmigem Scherkeil, Eng-Rollkeilkupplung, Halbrundkeilkupplung, Radialkeilkupplung, Wippkeilkupplung von Embrayage (m) à clavette tournante/schwenkante/rotative /… ... Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz. Übersetzung ins Englische, Französische, Deutsche, Spanische

Diese Kupplungen dienen dazu, das übertragene Drehmoment zu begrenzen und Teile von Mechanismen vor Beschädigungen bei Überlastungen zu schützen, die über die Auslegungswerte hinausgehen.

Scherbolzenhülsenkupplungen

Die Kupplungsmaße (Abb. 7) sind

L = (3…5)d B ,

D= (1,5…1,8)d B

oder vom Tisch genommen. 1.

Reis. 7. Sicherungshülse mit Scherstift

Die Ausgangsdaten sind:

1. Das höchste von der Kupplung übertragene Nenndrehmoment T nom, N mm.

2. Geschätztes Drehmoment T der Kupplungsbetätigung N mm. Um eine unbeabsichtigte Betätigung der Kupplung zu vermeiden, nehmen Sie T = 1,25 T nom.

3. Radius der Schnittfläche r, mm.

4. Material der Sicherheitsnadel: Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt.

5. Zugfestigkeit (abhängig von der Stahlsorte des Stifts) σ in, MPa.

Aus Tabelle berechnen. 22 nehmen den Proportionalitätskoeffizienten K zwischen den Scher- und Zugfestigkeitsgrenzen.

Beim Entwerfen einer Berechnung zur Auswahl von K ist d voreingestellt.

Berechnete Scherfestigkeit des Stifts, MPa

τ av = K·σ in.

Durchmesser der Sicherheitsnadel (Konstruktionsberechnung), mm

Grenzdrehmoment, N mm, bei dem der Stift abgeschert wird (Testberechnung),

22. Proportionalkoeffizient K

Für Kupplungen mit Axialzapfen werden K-Werte angegeben. Bei Kupplungen mit radialer Bolzenanordnung sollte der K-Koeffizient um 5-10 % erhöht werden.

Nocken-, Kugel- und Reibungskupplungen

23. Nocken-, Kugel- und Reibungskupplungen

Kupplungen für allgemeine Maschinenbauanwendungen dienen zum Schutz des Antriebs vor Überlastungen bei der Übertragung von Drehmomenten von 4 bis 400 Nm, Klimaausführungen: U- und TS-Kategorien 2-4, UHL- und O-Kategorien 3.1, 4, 4.1, 4.2 gemäß GOST 15150 für den Betrieb ohne Schmierung (trocken), U- und T-Kategorien 1-5, UHL- und O-Kategorien 3.1, 4, 4.1, 4.2, 5 gemäß GOST 15150 für den Betrieb im Ölbad.

Sicherheits-Klauenkupplung nach GOST 15620-93

Sicherheitskugelkupplung nach GOST 15621-77

Das zulässige Ansprechmomentverhältnis Tmax/Tnom ≤ 1,3. Die Kupplungshälften werden in drei Ausführungen gefertigt:

1 - mit zylindrischer Bohrung und Keilnut gemäß GOST 23360-78;

2 - mit einem verzahnten Befestigungsloch entsprechend der Verbindung der mittleren Reihe gemäß GOST 1139-80;

3 - mit einem Evolventen-Keilverzahnungsloch gemäß GOST 6033-80.

Abmessungen, mm

Sicherheit Reibungskupplung gemäß GOST 15622-96

*GOSTs sehen die 2. Reihe für Ausführung 1 als weniger vorzuziehen vor.

GOST 15622-96 sieht Kupplungen mit einem Drehmoment T von bis zu 16000 Nm vor.

Für Größe b maximale Abweichungen gemäß GOST23360-78.

n ist die zulässige Drehzahl.

Gemäß GOST 1b22-96, Reibungspaarmaterial bei relativer Gleitgeschwindigkeit: bis zu 3 m/s – Stahl auf Stahl; über 3 m/s – Bronze auf Stahl.

Zulässiger Druck auf Reibflächen – nicht mehr als 0,6 MPa

Federn - gemäß GOST 13766-86.

Beispiel Symbol Sicherheits-Nockenkupplung mit einem Nenndrehmoment von 63 Nm, Bohrungsdurchmesser 25 mm, Version 1, Klimaversion U und Kategorie 3:

Kupplung 63-25-U3 GOST 15620-93.

Dasselbe, Version 2 mit Außendurchmesser der Keilwellen d = 25 mm:

Kupplung 63-6×21×25×5-U3 GOST 15620-93

Dasselbe, Version 3 mit einem Nenndurchmesser der Keilzähne, d = 25 mm, Modul m = 1,5 mm:

Kupplung 63-25×1,5-U3 GOST 15620-93

23, a. Bezeichnung der Befestigungslöcher für Kupplungen mit geraden Keilverzahnungen gemäß GOST 1139-80

Abmessungen, mm

24. Elemente von Nockensicherheitskupplungen

Die Hauptabmessungen der Klauenkupplungen entsprechen den Hauptabmessungen der Klauenkupplungen (siehe Tabelle 14).

Die in einem Winkel von 30° angeordnete Fläche der Nocke ist die Arbeitsfläche.

Die Drehrichtung der Wellen ist je nach Lage der Kanten in eine Richtung.

Fauststärke:

Abmessungen, mm

Zylinderstifte nach GOST 3128-70; 1,5×18; 2x18; 3x18; 4×30; 5x30; 6x45; 8x45; 10x45.

Material: Buchsenstahl 40X, Härte 49,5 HRC; Korkstahl 30, Härte 36,5 HRSe.

Federnockenkupplungen

Sicherheits-Federklauenkupplungen (Abb. 8) sind hinsichtlich Kontaktfestigkeit und Biegung wie Kupplungsklauenkupplungen ausgelegt.

Zulässiges Drehmoment für Kontaktspannungen, N mm,

wobei D der durchschnittliche Durchmesser der Nocken in mm ist; Normalerweise wird D innerhalb eines Wellendurchmessers von 1,25–2,5 gewählt.

z – Anzahl der Nocken;

b – Breite der Nocken, mm;

h – Höhe der Nocken, mm;

p – zulässig Nenndruck, wird gleich 30 MPa angenommen.

Zulässiges Biegemoment (ermittelt für Nocken mit flachen Kanten bei z > 11)

wobei z 1 die geschätzte Anzahl der Nocken ist, gleich 1/2-1/3 der Gesamtzahl der Nocken;

[σ und ] – zulässige Biegespannung, MPa, ausgewählt entsprechend der Streckgrenze mit einem Spielraum von mindestens 1,5;

l – Dicke der Nocken an der Basis, cm; mit spielfreier Kupplung:

wobei a der Neigungswinkel der Arbeitskanten ist, praktisch nicht mehr als 65°.

Die erforderliche Federdruckkraft P pr, N, zur Übertragung des Drehmoments wird aus den folgenden Gleichungen ermittelt:

wo T r – Auslegungsdrehmoment, mm; Nmm; T r = 1,3T nom (T nom ist das höchste Nenndrehmoment);

D – durchschnittlicher Nockendurchmesser, mm;

a – Neigungswinkel der Arbeitskanten, Grad;

p 1 – Reibungswinkel zwischen den Nocken (für Stahl 5-6°);

f 2 – Reibungskoeffizient in einer Keilwellenverbindung (für Stahl 0,15–0,16);

d – Wellendurchmesser, mm.

Formel (1) berücksichtigt nicht die Reibungskräfte in den Nocken und in der Keilwellenverbindung, was dem Betrieb der Kupplung unter längerer Überlastung entspricht. Bei augenblicklichen Überlastungen wird von der Wirkung von Reibungskräften ausgegangen und die Berechnung nach Formel (2) durchgeführt.

Um eine zuverlässige Funktion der Kupplung zu gewährleisten, sollten die Kanten der Nocken abgerundet sein.

26. Steine ​​zum Umrüsten von Kupplungen

Abmessungen, mm

Material:

für Typ A – SCh20 Gusseisen, Textolith, Bronze;

für Typ B – Stahl 40X, Härte 49,5 HRCe.

Als Sicherheits(rutsch)kupplungen können verschiedene Reib- und Nockenkupplungen sowie speziell konstruierte Kupplungen eingesetzt werden.

Reibungskupplungen

Bei Sicherheitsreibungskupplungen erfolgt die Kompression der Scheiben unter der Wirkung einer Feder, deren Kraft so bemessen ist, dass bei einem Drehmomentanstieg über den zulässigen Wert die Scheiben zu rutschen beginnen und sich gleichzeitig der Antriebsteil der Kupplung dreht , der angetriebene Teil bleibt bewegungslos.

Da der tatsächliche Wert des Reibungskoeffizienten erheblich vom berechneten Wert abweichen kann, kann der Zeitpunkt, zu dem die Kupplung betätigt wird, in erheblichen Grenzen schwanken.

Nockenkupplungen

Nocken-Rutschkupplungen mit abgeschrägten Endnocken ähneln den in den oben diskutierten Mechanismen verwendeten Kupplungen, die bei steigendem Drehmoment die kinematische Kette öffnen. Der Unterschied besteht darin, dass sich bei steigendem Drehmoment die kinematische Kette nicht öffnet und die Kupplung wie eine Ratsche wirkt, was zu einem erhöhten Verschleiß der Kupplung führt.

Reis. 13 Sicherheitskupplungen

Kugelkupplungen

Unter den zahlreichen Sonderausführungen von Kupplungen sind Kugelkupplungen weit verbreitet. Eine der Kugelkupplungsoptionen ist in Abb. dargestellt. 13a. Die Sicherheitskupplung verbindet das Zahnrad 3 mit der Scheibe 5. Die Verbindung erfolgt über Kugeln 4, die sich in Löchern im Gehäuse des Zahnrads 3 befinden. Die Kugeln passen auch in die Löcher der Scheibe 5. Die Kugeln werden durch Federn 6 gegen die Scheibe gedrückt Die Spannung der Federn und damit das übertragene Drehmoment wird mit der Mutter 1 eingestellt, die den Stößel 2 bewegt. Bei Überlastung drücken die Ränder der Löcher in der Scheibe 5 die Kugeln heraus und die Kupplung funktioniert wie eine Ratsche.

Die Federkraft kann nach der Methode zur Berechnung von Klauenkupplungen ermittelt werden. Der Elevationswinkel ist in diesem Fall der Winkel zwischen der Tangente an die Kugel und der Endebene der Scheibe 5.

Spezialkupplungen

Sicherheitsvorrichtungen mit Scherbolzen und Schlüsseln werden dort eingesetzt, wo eine Überlastung selten vorkommt und nur im Notfall auftritt. Als Beispiel für eine Sicherung mit Scherbolzen ist eine normierte Kupplung dargestellt (Abb. 13, b). In die Kupplungshälften 1 und 5 sind gehärtete Buchsen 2 und 4 aus 40X-Stahl eingepresst. Geht durch die Löcher der Buchsen Scherstift 3, die normalerweise aus den meisten hergestellt wird langlebiges Material. Bei Überlastung wird der Stift abgeschert und muss durch einen neuen ersetzt werden.

Durch die Verwendung von hochfestem Material zur Herstellung des Stifts wird die Möglichkeit eines versehentlichen Austauschs eines Stifts mit geringer Festigkeit durch einen Stift mit höherer Festigkeit ausgeschlossen, was zu einem Ausfall der Maschinenmechanismen führen könnte.

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Sicherheitskupplungen Trennen Sie die Wellen, wenn der Drehmomentwert überschritten wird, und schützen Sie so den Mechanismus vor Überlastung. Sicherheitskupplungen müssen eingebaut werden: in Schlagmaschinen; und Maschinen, die eine heterogene Umgebung verarbeiten, in der feste Einschlüsse möglich sind; in automatischen Maschinen und Geräten aufgrund der fehlenden kontinuierlichen Überwachung ihres Betriebs.

Sicherheitskupplungen mit Berstelement(Abb. 8.12 A) werden für seltene Überlastungen verwendet. Die kollabierenden Elemente bestehen aus Stiften aus gehärtetem Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, deren Festigkeit auf ein genau definiertes Drehmoment ausgelegt ist. Bei Überlastung wird der Stift abgeschert.

Solche Kupplungen sind kompakt und bequem in der Nähe von Überlastungsquellen platziert. Nachteile: Die Stifte müssen bei jeder Betätigung der Kupplung ausgetauscht werden.

Feder-Kugel-Überlastkupplungen(Abb. 8.12 B) werden häufig bei niedrigen Drehzahlen und übertragenen Drehmomenten eingesetzt. Sie bieten eine hohe Betriebsgenauigkeit, können die Druckkraft der Federn einstellen und sind daher in einem kleinen Drehmomentbereich einstellbar. Bei Überlastung klickt die Kupplung. Nach Wegfall der Überlastung wird die Kupplung automatisch wiederhergestellt.

Zusätzlich zu den aufgeführten werden auch andere Arten von Sicherheitskupplungen verwendet: Federnockenkupplungen, Reibungskupplungen usw.

Überholkupplungen

Überholkupplungen(Freiläufe) übertragen Drehmoment in eine Richtung und ermöglichen eine freie Relativdrehung in die entgegengesetzte Richtung.

Rollenfreilaufkupplung(Abb. 8.13) besteht aus einem Sternchen, einem Ringkäfig, Rollen, Federn und Drückern. Wenn sich das Kettenrad im Uhrzeigersinn dreht, rollen die Rollen in die sich verengenden Hohlräume und verklemmen sich zwischen Kettenrad und Käfig. Beim Rückwärtsdrehen rollen die Rollen in den breiten Teil der Hohlräume und die Kupplung öffnet.

Die Vorteile von Rollenfreilaufkupplungen sind: Spielfreiheit bei gleichzeitiger gewisser Winkelnachgiebigkeit, die für die Abfederung von Stößen wichtig ist, und ein nahezu geräuschloser Betrieb.

Bei langsam laufenden Wellen kommen auch Zahn-Ratschen- und Nocken-Ratschen-Kupplungen zum Einsatz.

Fliehkraftkupplungen

Fliehkraftkupplungen schaltet sich automatisch ein, wenn eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht ist, und schaltet sich aus, wenn die Geschwindigkeit sinkt. Derartige Kupplungen dienen der Beschleunigung von Mechanismen und Maschinen mit kleinen Geschwindigkeiten auslösende Momente und einfacheres Starten.

Fliehkraftkupplungen (Abb. 8.14) sind Reibungskupplungen, bei denen der Steuermechanismus durch spezielle Gewichte ersetzt wird, die sich unter Einwirkung von Fliehkräften entlang von Führungen bewegen, gegen die Oberfläche gedrückt werden und dadurch die Kupplung einschalten.

Reis. 8.14. Fliehkraftkupplung

Auswahl an Kupplungen

Die Auswahl einer Kupplung beginnt mit der Auswahl des Kupplungstyps auf der Grundlage einer Analyse der Betriebsbedingungen der Maschine durch Vergleich Leistungsmerkmale Kupplungen, deren Kosten, Gewicht, Abmessungen, technologische Möglichkeiten zur Herstellung usw.

Die Parameter zur Auswahl der Standardgröße des ausgewählten Kupplungstyps sind das berechnete Drehmoment und die Wellendrehzahl N und Nenndurchmesser der angeschlossenen Wellen und .

Das Auslegungsdrehmoment wird nach folgender Formel berechnet:

wo ist das Nenndrehmoment;

Tabellenwert des von der Kupplung maximal übertragenen Drehmoments.

Koeffizient unter Berücksichtigung der Betriebsart (ihrer dynamischen Komponente): Bei ruhigem Betrieb und kleinen, beim Anfahren beschleunigten Massen k= 1,1…1,5; bei ungleichmäßiger Arbeit mit Stößen und durchschnittlich beschleunigten Massen k= 1,5…2,0; unter Stoßbelastungen und großen beschleunigten Massen k= 2,5…3,0.

Gemäß den Tabellen der Nachschlagewerke werden aus den für die Betriebsbedingungen geeigneten Kupplungstypen Kupplungen entsprechend dem Montagedurchmesser der Wellen mit einem Mindestwert des Kupplungsdrehmoments (jedoch nicht weniger als das Auslegungsdrehmoment) ausgewählt. In diesem Fall sollte die Drehzahl der Wellen nicht überschritten werden maximale Geschwindigkeit Drehung der Kupplung. Werden Wellen unterschiedlichen Durchmessers angeschlossen, so richtet sich die Auswahl der Kupplungen nach dem größeren Bohrungsdurchmesser.

Bei der Auswahl von Kupplungen kann es vorkommen, dass es anhand von Referenztabellen nicht möglich ist, eine Kupplung auszuwählen, deren Bohrungsdurchmesser dem Durchmesser der Motor- oder Getriebewelle entspricht. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass die Kupplung gemäß den Maßen aus dem Nachschlagewerk gefertigt wird, jedoch mit einer Bohrung in einer der Kupplungshälften entsprechend dem Durchmesser der Welle.

Referenzliste

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11. Sheinblit A.E. Kursdesign von Maschinenteilen - Kaliningrad: Yantar. Skaz, 2004 – 454 S.

12.Shelofast V.V. Grundlagen des Maschinendesigns - M.: APM Publishing House, 2000 - 472 S.

24. November 2011 allgemeine Informationen

Der Arbeitsprozess vieler Maschinen und Anlagen ist dynamischer Natur, begleitet von kurzfristigen (Spitzen-)Lasterhöhungen. Darüber hinaus kann eine Erhöhung der Belastung durch anormale Situationen im Betrieb der Maschine verursacht werden: Verlust der Schmierstoffversorgung, Verstopfung von Arbeitsteilen, Blockierung usw. Berechnungsmechanismen, die auf solchen Höchstlasten basieren, würden zu unnötiger Gewichtung und Kostensteigerung führen der Maschine. Daher erfolgt die Konstruktion häufig auf der Grundlage von Nennlasten und wird verwendet, um Schäden an Teilen bei Überlastung zu vermeiden Sicherheitsausrüstungen. Die Funktionen des Sicherheitslenkers können auch durch Antriebselemente übernommen werden, die ein Durchrutschen ermöglichen. So werden bei hydraulischen Antrieben Überlastungen durch Sicherheitsventile verhindert.

Bei der Drehmomentübertragung zwischen Wellen werden Sicherheitskupplungen (Überlastkupplungen) zum Schutz vor Überlastungen eingesetzt. Manchmal werden sie auch Drehmomentbegrenzungskupplungen genannt. Sie werden in Schlagmaschinen eingebaut; in Maschinen, die heterogene Medien verarbeiten; in automatischen Maschinen und Geräten; in Zweigketten kinematischer Ketten von Maschinen, die einen kleinen Teil der Leistung des Antriebsmotors übertragen (Vorschubantriebe von Zerspanungsmaschinen). Da Überlastkupplungen auftretende Wellenverlagerungen nicht beseitigen können, werden sie häufig mit Ausgleichskupplungen kombiniert.

Sicherheitskupplungen werden nach ihrem Funktionsprinzip unterteilt in: Kupplungen mit kollabierendem Element (nicht berücksichtigt); Reibung ( Reis. 1, a); Federnocken ( Reis. 1, geb); magnetisch ( Reis. 1 in). Es gibt verschiedene Varianten von Federnockenkupplungen, bei denen die Nocken durch Kugeln oder Rollen ersetzt werden.

Reibungskupplungen (Abb. 1, a) sind im Design am einfachsten. Sie werden bei häufigen kurzfristigen Überlastungen, hauptsächlich Stößen, eingesetzt.

Reibungskupplung ( Reis. 2) besteht aus einer Nabe 1 , bewegliche Druckplatte 2 , Reibbeläge 3 (asbestfrei!), Einstellmutter 4 , Feststellschraube 5 , Tellerfedern 6 , Gleitlager (Buchse) 7 , Rotationssensor 8 (optional), Feststellschraube 9 . Zwischen den Reibbelägen werden entweder genormte Kettenräder bzw. Riemenscheiben oder ein Flansch eingebaut. Das Funktionsprinzip einer solchen Kupplung ist einfach: Tellerfedern erzeugen über einen Druckring eine Axialkraft, die die Reibbeläge gegen Nabe und Flansch (Ritzel) drückt. Wenn das aktuelle Drehmoment das Reibungsmoment übersteigt, dreht sich der Flansch (Sternchen) entlang der Hülse, die ein Gleitlager ist. Durch Veränderung der Anzahl und relativen Lage der Tellerfedern erhalten Hersteller Kupplungen mit unterschiedlichen übertragenen Drehmomenten. Durch den Einsatz eines Rotationssensors können Sie die Rutschzeit der Kupplung kontrollieren und das Risiko von Schäden verringern.

Bei Überlastung ( Reis. 3) rutscht die Kupplung durch und die Drehung der Abtriebswelle stoppt. Die Wellenverbindung wird automatisch wiederhergestellt, ohne dass die Drehmomentübertragung beim Durchrutschen unterbrochen wird.

Anstelle eines Gleitlagers wird in Kupplungen häufig ein Nadellager eingebaut. Der Einsatz eines Wälzlagers ist dann gerechtfertigt, wenn die Kupplung häufig betätigt wird hohe Geschwindigkeiten gleitend, unter hohen radialen Belastungen und hohen Präzisionsanforderungen relative Position Welle und Antriebselement (zum Beispiel beim Einbau eines Getriebes).

Hersteller (Firmen KTR, Mayr, Ringspann) bieten Kupplungen mit einem übertragenen Drehmomentbereich von T=2...50.000 Nm bzw. einem Wellendurchmesser d=20...200 mm an. Ein wichtiger Parameter ist die maximal zulässige relative Schlupfdrehzahl n·s, min -1. Mit zunehmender Kupplungsgröße nimmt die Drehzahl ab. So kann bei einer Kupplung mit Wellendurchmesser d=20 mm die zulässige Gleitgeschwindigkeit während t S =1 s n S = 8.500 min -1 erreichen und sinkt bei d = 200 mm auf n S = 700 min -1 .

Federnocken Sicherheitskupplungen ( Reis. 1, B) unterscheiden sich von Reibungskupplungen durch eine erhöhte Betriebsgenauigkeit, weil Die elastischen Eigenschaften von Federn sind stabiler als der Reibungskoeffizient Reibungselemente. Der Vorteil von Federnockenkupplungen in Sonderausführung liegt auch in der Spielfreiheit und der hohen Verdrehsteifigkeit, was bei Rückkopplungsantrieben (Servoantrieben) sehr wichtig ist. Bei hohen Geschwindigkeiten werden solche Kupplungen jedoch nicht verwendet, weil durch wiederholte Selbstschaltung wiederholten Überlastungen ausgesetzt sind. Auch die maximal übertragbaren Drehmomente dieser Kupplungen sind geringer als die von Reibungskupplungen.

Federnockenkupplungen werden in Nockenkupplungen unterteilt ( Reis. 4, a), Kugel ( Reis. 4, geb) und Nockenrolle ( Reis. 4, in). Bei Nockenkupplungen sind die Arbeitsflächen der Nocken nicht flach, sondern entlang einer Schraubenlinie ausgeführt. Die Bearbeitung solcher Oberflächen ist technologisch aufwendig. Daher werden am häufigsten Kugelkupplungen verwendet, die einfacher herzustellen sind. Bei ihnen werden Nocken durch Kugeln und die Gleitreibung teilweise durch Rollreibung ersetzt. Nockenrollenkupplungen verwenden radial montierte Rollen, die in passende Nuten passen.

Feder-Kugel-Kupplung ( Reis. 5) besteht aus einer Nabe 1 , bewegliche Druckplatte 2 , Clips mit Kugeln 3 , Einstellmutter 4 , Tellerfedern 5 ,Drucknadellager 6 , Gleitlager 7 und Abtriebsflansch 8 . Das Funktionsprinzip einer solchen Kupplung ist wie folgt: Tellerfedern erzeugen über einen Druckring eine Axialkraft, die die Kugeln gegen die Buchsen in Nabe und Flansch drückt ( Reis. 4, geb); Wenn das aktuelle Drehmoment den zulässigen Wert überschreitet, lösen sich die Kugeln aus den Pfannen und die Drehübertragung stoppt.

Im Gegensatz zu Reibungs-Feder-Kugel-Kupplungen haben sie dies Verschiedene Optionen Wiederherstellung der Schachtverbindung ( Reis. 6). Wenn die in Abb. gezeigte Kupplung aktiviert ist. 5 , die Drehung der Abtriebswelle stoppt, es wird jedoch ein Restdrehmoment auf sie übertragen ( Reis. 6, a). Nach Wegfall der Überlastung wird die Kupplung automatisch eingekuppelt und die Kupplungshälften werden um eine ganzzahlige Anzahl von Winkelschritten der Kugeln gedreht.

Wenn der Konstruktion der Kupplung zwischen der beweglichen Scheibe und dem Federblock ein Verriegelungsmechanismus hinzugefügt wird ( Reis. 7), Schließen der beweglichen Kupplungshälfte bei Auslösung, dann ist die Wiederherstellung der Drehung nur manuell oder durch einen externen Aktuator möglich. Ein Diagramm einer Kupplung mit einem ähnlichen Mechanismus ist in dargestellt Reis. 6, geb.

Bei einigen Konstruktionen, beispielsweise bei Hebemaschinen, ist eine Unterbrechung der Drehmomentübertragung nicht akzeptabel und bei Überlastung ist ein Alarm erforderlich. Dann im Grundaufbau der Kupplung ( Reis. 5) eine Wegbegrenzung für die bewegliche Scheibe einführen (Abb. . 8, a). Beim Betätigen der Kupplung bewegt sich die bewegliche Scheibe von der stationären weg, bis sie am Begrenzer stoppt. Die Kupplung hält der 4-fachen Belastung des Nennwertes stand. Beim Bewegen funktioniert die berührungslose ( Reis. 8, geb) oder Kontaktsensor. Ein Diagramm der Funktionsweise einer solchen Kupplung ist in dargestellt Abbildung 6, c. Es ist zu beachten, dass der Betätigungssensor auch in andere Kupplungstypen eingebaut werden kann und ein Betätigungssignal erzeugt.

Bei der Konstruktion einiger Maschinen und Aggregate ist es erforderlich, die exakte relative Winkelposition der Antriebs- und Abtriebsglieder einzuhalten. Basierend auf der relativen Winkelposition der Wellen werden Kupplungen in Ratschen- und Synchronkupplungen unterteilt. Die in gezeigte Kupplung Reis. 5, hat ein Ratschendesign.

Bei einer Ratschenkupplung nehmen die Kugeln nach Beendigung der Überlastung die nächste freie Position ein und daher ist die relative Position der Wellen willkürlich.

An Reis. 9 Es wird eine Nocken-Rollen-Feder-Kupplung vorgestellt, die die Verbindung erst dann wiederherstellt, wenn die Kupplungshälften um 360° (45°, 60°, 90° oder 180°) gedreht werden. Dies ist eine Synchronkupplung. Das Funktionsprinzip ähnelt der betrachteten Feder-Kugel-Kupplung. Eine genau definierte relative Lage der Wellen wird durch die ungleichmäßige Winkelstellung der Nocken und Gegenrollen erreicht ( Reis. 4, in). Federkugelkupplungen ( Reis. 11, b, 12, b, 13, b).

Hersteller von Federkugelkupplungen (Firmen KTR, Mayr, Ringspann) bieten Kupplungen mit einem übertragenen Drehmomentbereich von T=2,5...6000 Nm bzw. einem Wellendurchmesser d=20...150 mm an. Für eine Kupplung mit Wellendurchmesser d=20 mm beträgt die zulässige Gleitgeschwindigkeit für t S = 1 s n S = 4.300 min -1 , für d = 150 mm reduziert sie sich auf n S = 600 min -1 .

Sensorsysteme sind in modernen Autos weit verbreitet. Rückmeldung(Servos). Am häufigsten wird ein Rückkopplungssensor an einem Motor (Servomotor) installiert und die Bewegungen des angetriebenen Mechanismus werden anhand der Anzahl der Motorumdrehungen überwacht. Dies ist beispielsweise das Prinzip, nach dem die meisten CNC-Maschinen arbeiten. Wenn jedoch die in der kinematischen Kette nach dem Motor befindlichen Elemente (Kupplungen, Getriebe usw.) eine geringe Torsionssteifigkeit und (oder) Spiel aufweisen, entsteht bei der Lastumkehr im Verschiebungsberechnungssystem eine Diskrepanz zwischen der Anzahl der Motorwellenumdrehungen (unter Berücksichtigung der Übersetzungsverhältnisse) und reale Werte.

Um dieses Problem zu lösen, bieten Hersteller spielfreie Sicherheitskupplungen an ( Reis. 11, 12, 13). Die Spielfreiheit wird durch eine Erhöhung der Fertigungsgenauigkeit der Kupplungselemente und vor allem der Drehmomentübertragungseinheit erreicht. Eine gleichmäßige Lastverteilung zwischen den Kugeln sorgt für eine hohe Torsionssteifigkeit. An Reis. 10 Außerdem wird die vergleichende Beziehung zwischen Drehmoment und Verdrehwinkel einer Standardkupplung und einer spielfreien Kupplung dargestellt.

Bei Präzisionskupplungen wird eine Tellerfeder häufig so gewählt, dass der Arbeitsbereich im absteigenden Zweig des Federkraftdiagramms liegt ( Reis. 10, geb). Dadurch können Sie die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Kupplung erhöhen.

Spielfreie Kupplungen ähneln in Aufbau und Funktionsweise den oben beschriebenen Feder-Kugel-Kupplungen. An Reis. 11 - 13 präsentierte Kupplungen von Unternehmen Mayr, KTR und R+W mit Drehmomentübertragungseinheiten. Die Kupplungen sind sowohl in Ratschen- als auch in Synchronausführung erhältlich; Versionen mit Verriegelungsmechanismus; Ausführung ohne Unterbrechung der Drehmomentübertragung durch die Erzeugung eines elektrischen Signals; kann mit einem Ansprechsensor ausgestattet werden.

Schauen wir uns die originellen Konstruktionslösungen an, die spielfreie Kupplungen auszeichnen verschiedene Hersteller. Neben den Anforderungen an Genauigkeit und Spielfreiheit bei Servos streben sie danach, das Massenträgheitsmoment (Masse) der angetriebenen Teile zu reduzieren. Durch die Gewichtsreduzierung verringert sich der Leistungsbedarf eines teuren Servomotors. Bei der Konstruktion der KTR-Syntex-Kupplung (Abb. 12) erfolgt die Drehmomentübertragung über eine spezielle Tellerfeder mit Kugelsitzen. Durch die Kombination der Funktionen einer Druckfeder und eines beweglichen Flansches wird das Gewicht der Drehmomentübertragungseinheit reduziert. Andererseits wird die Herstellungstechnologie einer speziellen Tellerfeder komplizierter.

Um die Genauigkeit des Abtriebsflansches zu verbessern und die Gesamtabmessungen der Einheit zu reduzieren, wird bei fast allen Kupplungen das Gleitlager durch ein Wälzlager ersetzt. Bei der Konstruktion der Kupplungen des Unternehmens R+W (Reis. 13) integrierte Lager verwendet werden. Dadurch ist es möglich, das Gewicht der Lageranordnung und die Abmessungen des Abtriebsflansches zu reduzieren. Allerdings wird die Herstellungstechnologie der Kupplung immer komplizierter (die Notwendigkeit, Laufbahnen herzustellen, die Komplexität der Montage usw.)

Zusätzlich zur Passfederverbindung sind kraftschlüssige Klemmnaben ( Reis. 11 - 13). Ihr Einsatz erleichtert die Montage bei garantiert spaltfreier Kupplungs-Wellen-Verbindung. Über die Arten von Klemmkupplungen und die Besonderheiten ihrer Anwendung haben wir bereits geschrieben (RITM Nr. 8, 2008)

Überlastkupplungen gleichen Wellenversatz nicht aus. Zu diesem Zweck gibt es Ausgleichskupplungen. Wenn es notwendig ist, zwei Arten von Kupplungen in den Mechanismus einzubauen, können Sie eine kombinierte Kupplung erwerben ( Reis. 14). Im Ausgleichsteil einer solchen Kupplung werden Kupplungen verwendet: elastische Kupplungen mit einem Elastomerkettenrad ( Reis. 14, a, b), Blasebalg ( Reis. 14, in), Zahnrad, Scheibe.

Hersteller spielfreier Federkugelkupplungen bieten Kupplungen mit einem übertragenen Drehmomentbereich von T=15...2.800 Nm bzw. einem Wellendurchmesser d=4...100 mm an. Bei einer Kupplung mit Wellendurchmesser d=4 mm beträgt die zulässige Gleitgeschwindigkeit n S = 4.000 min -1 , bei d = 100 mm reduziert sie sich auf n S = 250 min -1 .

Längeres Gleiten in Reibungskupplungen würde zu einem erheblichen Verschleiß der Reibflächen führen. In Fällen, in denen ein langfristiges Gleiten erforderlich ist, werden daher Kupplungen verwendet, die auf der Nutzung flüssiger oder magnetischer Wechselwirkungskräfte als Übertragungsverbindung basieren. An Reis. 1, V Vorgestellt wird eine Magnetkupplung mit Permanentmagneten. Die Kupplung besteht aus einer Nabe mit Permanentmagnete; Abtriebsflansch ruht auf einem Wälzlager; eine auf den Abtriebsflansch aufgeschraubte Hülse mit Magnet, eine Feststellschraube. Durch Auf- oder Abschrauben der Hülse können Sie das übertragene Drehmoment verändern. In der Kupplung sind keine reibenden Elemente vorhanden.

Das Kupplungsbetriebsdiagramm ist in dargestellt Reis. 15. Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, wirkt auf die Abtriebswelle immer ein konstantes Drehmoment, bei Überlastung sinkt die Drehzahl der Abtriebswelle. Wenn die Kupplung rutscht, entsteht Wärme. Die zulässige Gleitzeit und Geschwindigkeit hängen davon ab thermisches Regime Kupplungen.

Firma Mayr Das auf unserem Markt präsentierte Unternehmen bietet Magnetkupplungen mit einem übertragenen Drehmomentbereich von T=0,1...6 Nm bzw. einem Wellendurchmesser d=10...38 mm an. Für eine Kupplung mit Wellendurchmesser d=10 mm beträgt die zulässige Gleitgeschwindigkeit n S = 4.000 min -1 , für d = 38 mm reduziert sie sich auf n S = 3000 min -1 . Der Anwendungsbereich solcher Kupplungen ist begrenzt (Prüfgeräte, Kontrollmechanismen usw.).

Einbau von Kupplungen

In der kinematischen Kette wird empfohlen, die Sicherheitskupplung direkt auf der Welle zu platzieren, die den Aktuator antreibt ( Reis. 16). In diesem Fall sind alle Mechanismen im Stromkreis vor Überlastungen geschützt.

Allerdings ist das Drehmoment am Aktuator in den meisten Fällen deutlich höher als am Motor. Dementsprechend steigen Größe und Preis der Kupplung. An Reis. 16, geb Es wird eine alternative Platzierung der Kupplung gezeigt. In diesem Fall muss das Getriebe Spitzenlasten standhalten.

Sehr oft werden Sicherheitskupplungen mit einer Riemenscheibe (Kettenrad) von Riemen-(Ketten-)Antrieben oder einer Ausgleichskupplung kombiniert. Bei der Konstruktion einer Baugruppe mit Sicherheitskupplung ist zu beachten, dass nicht alle Kupplungen den Einbau von Übertragungselementen direkt am Abtriebsflansch erfordern. An Reis. 17 Außerdem wird der Einbau einer Sicherheitskupplung auf die Abtriebswelle eines Elektromotors mit Riemenantriebsscheibe vorgestellt. Die Riemenscheibe ist auf einem separaten Wälzlager montiert. An Reis. 17, geb Es wird der Entwurf einer Sicherheitskupplung mit langer Nabe vorgestellt, die für den Einbau eines Kettenradlagerpaares in eine dreireihige Kette ausgelegt ist.

Bei der in gezeigten Kombinationskupplung Reis. 17, in Die Antriebskupplungshälfte des Ausgleichsteils ist nadelgelagert. Kupplungen dran Reis. 2 und 17, g ermöglichen den Einbau eines Kettenrads oder einer Zahnriemenscheibe ohne zusätzliche Abstützungen.

Berechnungssequenz

An Reis. 18 unter der Nummer 1 Es wird ein Diagramm des tatsächlichen Drehmoments in einem beliebigen Mechanismus dargestellt. In Zahlen 2 die Grenze des Maximalwerts dieses Moments ist angegeben. Nenndrehmoment Kupplung T N , Nm, es wird empfohlen, 30...50 % mehr als das im Betrieb auftretende maximale Drehmoment (angegeben durch die Zahl) aufzunehmen 3 ).

Abschluss

Durch die Integration von Sicherheitskupplungen in die Konstruktion werden die Kosten der Maschine (durch Reduzierung ihrer Größe) und die Betriebskosten (durch Erhöhung der Zuverlässigkeit) gesenkt. Die auf dem Markt angebotenen Kupplungsdesigns sind vielfältig und können den Anforderungen jedes Designers gerecht werden. Es bleibt nur noch zu wählen und sich daran zu erinnern, dass „ Das einzige Problem mit der Wahl ist, dass sie existiert.».

Michail Grankin
Zeitschrift „RITHM“, Februar 2009