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KONSTRUKTION 1 Kupplungen, Bremsen
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Inhaltsverzeichnis Funktion Aufgaben von Kupplungen Kupplungsarten Bremsen Berechnung von Kupplungen Auswahlkriterien von Kupplungen Gestaltungsrichtlinien von Kupplungen Ausblick auf K2 Normen und weiterfhrende Literatur
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Funktion
Funktion Kupplungen und Bremsen: Kraft (F1) Moment (M1) Stndige oder zeitweise drehfeste Verbindung von Wellen, Rdern oder anderen Antriebselementen, dabei ggf. Krfte und Momente leiten Wellenversatz ausgleichen Trennen und Verbinden, d.h. Schalten Dmpfung von Drehmoment- und Geschwindigkeitsschwankungen Schall- und / oder elektrische Isolierung
Kraft (F2) Moment (M2)
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Produktbeispiel MotorradKlauengeschaltetes Sechsgang-Getriebe
Kupplung des BMW Motors F800S
86 Nm bei 5.800/min Mehrscheibenkupplung im lbad, mechanisch bettigtTechnische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Quelle: Der Antrieb der BMW F800S 070216
Bremse vorne: Doppelscheibenbremse, schwimmend gelagerte Bremsscheiben, 320 mm, 4-Kolben-Festsattel Bremse hinten: Einscheibenbremse, 265 mm, 2-Kolben Schwimmsattel
Produktbeispiel MotorradSchwimmende, d.h. axial verschiebbare Lagerung (Keilwelle) der Reibscheibe Aufbau einer Kupplung
Quelle:www.motorsports-network.com/HONDA/mc2000/929r42.JPG
Axial-Lager fr die Bettigung der Kupplung Verzahnung fr Anlasser
Bremsen einer Honda 2000 CBR929RR Bremsen knnen als Kupplungen mit stillstehendem Abtrieb betrachtet werden!Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Quelle: www.kfz-tech.de/Reibungskupplung.htm
Aufgaben von Kupplungen (1)
Drehfeste Verbindung von Wellen Ausgleich von axialen Wegdifferenzen radialen Wegdifferenzen Winkeldifferenzen
Weg- und Winkeldifferenzen
Drehzahldifferenzen
n1>n2
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Aufgaben von Kupplungen (2)
Reduzierung von Sten
Dmpfung von Schwingungen
Filterung hochfrequenter Schwingungen
Verndern der Eigenfrequenz
0 =
c
Schalten von Drehmomentenvor Schaltung nach Schaltung
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Kupplungen bersicht
Kupplungen
Nichtschaltbar
Schaltbar
Nicht ausgleichend
ausgleichend
fremdbettigt
selbstbettigt
drehstarr
drehstarr
drehnachgiebig
drehnachgiebig
mechanisch elektromagnetisch hydraulisch pneumatisch
drehzahlbettigt
richtungsbettigt
momentenbettigt
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Drehstarre nicht ausgleichende Kupplungen: Flanschkupplung Starre Kupplungen (allgemein) sind genau zentrisch verbunden haben keine Nachgiebigkeiten sind verschlei- und wartungsarm beide Drehrichtungen sind verwendbar eine Verschiebung fhrt zu hoher Zusatzbelastung
Feste Kupplung
Fr Demontage axiales Verschieben notwendig fr hochbeanspruchte Wellen (Ste, wechselnde Belastung, groe Einzelkrfte)
Drehstarre Kupplungen nur verwenden, wenn Wellen fluchten.Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Drehstarre nicht ausgleichende Kupplungen: Flanschkupplungen Hirth-Verzahnung
aufwendige Herstellung platz- und gewichtsparend selbstzentrierend Aufnahme groer Drehmomente mglich verschleifest
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Drehnachgiebige nicht ausgleichende Kupplungen: Magnetpulverkupplung Magnetpulverkupplung stufenlose Vernderung des Drehmomentes geruschlose Bettigung Drehmoment proportional zum Erregerstrom fr Dauerschlupf geeignet Anwendung: Drehmomentregelung, begrenzung, sanfte Anfahrkupplung Magnetkreis Auenrotor Erregerspule Magnetpulver magnetisiertes Pulver durch Bestromung der Spule Ausrichten der Pulverkrner zu einer Kette Steifigkeit der Kette variiert mit magnetischem Feld mehr oder minder starke Haftung zwischen den Rotoren es entsteht ein bertragungsmomentTechnische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Innenrotor
Kupplungen bersicht
Kupplungen
Nichtschaltbar
Schaltbar
Nicht ausgleichend
ausgleichend
fremdbettigt
selbstbettigt
drehstarr
drehstarr
drehnachgiebig
drehnachgiebig
mechanisch elektromagnetisch hydraulisch pneumatisch
drehzahlbettigt
richtungsbettigt
momentenbettigtTechnische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Drehstarre ausgleichende Kupplungen: Klauenkupplung Drehstarre Ausgleichskupplungen knnen axiale, radiale oder winklige Wellenverlagerungen ausgleichen und werden eingesetzt, wenn eine winkeltreue bertragung gefordert ist.
KlauenkupplungJe nach spezieller konstruktiver Ausfhrung gleicht die Klauenkupplung Axialversatz aus und dmpft rotatorischen Bewegungen, speziell stoartiger Belastungen und Schwingungen.
a) b)
Ursachen fr Wellenverlagerungen Ausricht- / Montageungenauigkeiten Wrmedehnungen und Fundamentversatz elastische VerformungenTechnische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Drehstarre ausgleichende Kupplungen: Klauenkupplung
www.wikipedia.org/wiki
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Drehstarre ausgleichende Kupplungen: Kreuzgelenk - KardanQuelle: www.alra.ic.cz/_pres/_default/Dir/Various/Pro_Mechanism_Design_Kardan.gif
Das Kreuzgelenk gestattet Beugewinkel bis 40.
Kardanfehler, keine gleichmige Winkelgeschwindigkeit von 1 2
Nur zum Gebrauch in der Lehrveranstaltung
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Drehstarre ausgleichende Kupplungen: Kardan - Kreuzgelenk1 Flansch 2 Zapfenkreuz 3 Zapfenmitnehmer 4 Verbindungsrohr
Bei der Kardanwelle wird ber ein zweites Kreuzgelenk diese Pulsation rckgngig gemacht.
Drehzahl begrenzt durch Zwischenwelle ( Laufruhe, Biegeschwingungen)Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Anwendung einer Kardanwelle im PKW
Getriebe Getriebeausgang Kreuzgelenk der Kardanwelle Hinterradantrieb mit DifferentialTechnische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Drehstarre ausgleichende Kupplungen: homokinetische Gelenk Gleichlaufgelenke Gleichlaufgelenke sind homokinetisch (gleichfrmig), Gleichfrmige bertragung des Drehmomentes bei winklig zueinander stehenden Wellen, auch bei greren Beugungswinkeln bauen bei Ablenkwinkeln bis zu 48 sehr kurz, teurer und schwerer als Kreuzgelenk
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Drehstarre ausgleichende Kupplungen: Lamellenkupplung Lamellenkupplung wartungs-, verschlei- und spielarm empfindlich gegen Ste Biegenachgiebig wechselseitig verschraubt Ausgleich von axialen und winkligen WellenversatzQuelle: Fa. Flender AG; Roloff/Matek 16. Auflage
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Drehstarre ausgleichende Kupplungen: Bogenzahnkupplung Bogenzahnkupplung bogenfrmig und ballig axial verschiebbar allseitig winkelbeweglich mssen geschmiert werden, wenn St/St-MaterialpaarungQuelle: Fa. Flender AG; Roloff/Matek 16. Auflage
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Kupplungen bersichtKupplungen
Nichtschaltbar
Schaltbar
Nicht ausgleichend
ausgleichend
fremdbettigt
selbstbettigt
drehstarr
drehstarr
drehnachgiebig
drehnachgiebig
mechanisch elektromagnetisch hydraulisch pneumatisch
drehzahlbettigt
richtungsbettigt
momentenbettigtTechnische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Drehnachgiebige ausgleichende Kupplungen Metallelastische KupplungenDie Bauarten unterscheiden sich im wesentlichen durch die Verwendung unterschiedlicher Federarten bei unterschiedlicher Dmpfung.
Schlangenfederkupplung Drehmomentbertragung durch schlangenfrmig gewundene Stahlfedern wechselseitig in Nuten der Kupplungsscheibe eingelegtQuelle: Roloff/Matek 16. Auflage
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Drehnachgiebige ausgleichende Kupplungen Elastomerkupplungen mittlerer Elastizitt zylindrische, ballige auf Biegung oder Druck beanspruchte Elemente Verdrehwinkel bis 5 als Bolzenkupplungen oder Klauenkupplungen fr einfache Antriebe Ausgleich von Anfahrsten und Wellenverlagerung
Elastische BolzenkupplungElastomer auf Bolzen beweglich gelagert
Klauenkupplung wartungsfrei durchschlagsicher
feste Bolzen
Bolzen mit Flansch verbunden
Elastomere greifen formschlssig in Aussparungen der Naben
lsbare BolzenTechnische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Drehnachgiebige ausgleichende Kupplungen Elastomerkupplungen hoher Elastizitt Verdrehwinkel von 5 bis 30 Meist groes Gummivolumen mit hoher Dmpfung
WulstkupplungenElastomer Einfache Montage
Zwischenringkupplung
Scheibenkupplung
einvulkanisierte Stahlblechhlse wechselseitig verschraubt radial vorgespannt keine ZugbeanspruchungTechnische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
aufvulkanisiertes Gummielement
Kupplungen bersicht
Kupplungen
Nichtschaltbar
Schaltbar
Nicht ausgleichend
ausgleichend
fremdbettigt
selbstbettigt
drehstarr
drehstarr
drehnachgiebig
drehnachgiebig
mechanisch elektromagnetisch hydraulisch pneumatisch
drehzahlbettigt
richtungsbettigt
momentenbettigt
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Fremdbettigte Kupplungen: Mechanisch bettigte Einscheibenkupplung Schaltbare Kupplungen betriebliche Unterbrechung und Wiederherstellung der Verbindung zwischen AntriebselementenKupplungsbelag
Pkw-Kupplungsscheibe mit Torsionsdmpfer
Federn fr Drehnachgiebigkeit
Nabe
Mitnehmerscheibe Trgerscheibe fr Belege (s.a. S. 5)Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning MeyerQuelle: Sachs
Fremdbettigte Kupplungen: Mechanisch bettigte Lamellenkupplung Lamellenkupplungmehrere Reibscheiben erhhen das bertragbare MomentDrehmomentbegrenzung und Verschleinachstellung mehrere Schalthebel auf dem Umfang verteiltQuelle: Fa. Ortlinghaus
Schaltmuffe Reibscheiben abwechseln auen- und innenverzahnt,Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Fremdbettigte Kupplungen: Elektromagnetisch bettigte Lamellenkupplung Elektromagnetische Lamellenkupplung arbeitsbettigt (Magnet schliet Reibscheiben) oder ruhebettigt (Magnet ffnet Reibscheiben) kleines Bauvolumen, gut fr Automatisierung geeignet allerdings auch Magnetisierung der Umgebung Elektromanetische Kupplungen: gute Steuerungsmglichkeit, einfache Energiezufuhr ElektromagnetQuelle: Fa. Ortlinghaus
Lamellen mit Formschluss innen (Innenverzahnung)
Lamellen mit Formschluss auen (Auenverzahnung)Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Fremdbettigte Kupplungen: hydraulisch bettigt Hydraulisch bettigte Lamellenkupplung geringe Abmessungen steuerbar selbstttige Verschleinachstellung geeignet fr hohe Drehzahlen und Schalthufigkeiten
Hydraulische KupplungTechnische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Quelle: Fa. Ortlinghaus
Fremdbettigte Kupplungen: pneumatisch bettigt Pneumatisch bettigte Scheibenkupplung bei kurzen Schaltzeiten oder hohen Massenbeschleunigungen (z.B. Pressen, Scheren) eher langbauendInnenbelftete Kupplungsscheiben
pQuelle: Fa. Ortlinghaus
Pneumatische KupplungTechnische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Kupplungen bersicht
Kupplungen
Nichtschaltbar
Schaltbar
Nicht ausgleichend
ausgleichend
fremdbettigt
selbstbettigt
drehstarr
drehstarr
drehnachgiebig
drehnachgiebig
mechanisch elektromagnetisch hydraulisch pneumatisch
drehzahlbettigt
richtungsbettigt
momentenbettigt
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Selbstbettigte Kupplungen: drehzahlbettigt FliehkraftkupplungenMomentbertragung durch Kraftschluss, ab ca. 700 min-1Quelle: Fa. Ortlinghaus; Dubbel 14. Auflage (nach Ehrlenspiel)
fliehkraftabhngige Massen
Fllgutkupplung
Momentbertragung durch Reib- und FormschlussTechnische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Kraft-/Momentenfluss Fliehkraftkupplung
Fr Fliehkraft = FN Ft
Fr Fliehkraft A Ft = Reibkraft FR
F =F M MR N
Momentenfluss Schnitt A-A Fr
A
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Selbstbettigte Kupplungen: momentbettigt Rutschkupplung Mt wird durch Vorspannkraft (Normalkraft) begrenzt bei Mt > Mt.krit wird nicht mehr das vollstndige Moment bertragen
F =F R NTechnische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Quelle: Fa. Ortlinghaus
Selbstbettigte Kupplungen: richtungsbettigt Freilauf kann folgende Funktionen bernehmen: Rcklaufsperre (fr Frderbnder, Pumpen,) berholkupplung (fr Mehrmotorenantriebe) Schrittschaltfreilauf (fr Kurzhobelmaschine, Vorschubeinrichtung, Schaltwerkgetriebe) Schaltvorgang abhngig von der Richtung der relativen Drehbewegung: in einer Richtung wird diese verhindert (Sperrzustand), in der anderen Richtung nicht (Freilaufzustand)Klemmrollenfreilauf mit Innenstern und Einzelanfederung
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Klinkenfreilufe (Sperrrder) nehmen in einer Drehrichtung den Antrieb formschlssig mit Klappergerusche nur fr langsame Antriebe geeignet
Klemmfreilufe greren Schaltgeschwindigkeiten und kleineren Abmessungen in jeder Stellung geruschlosQuelle: Skript Gold, Maschinenelemente II; Rolofff/Matek 16. Auflage
Leerlauf
Drehmomentbertragung
Drehmomentbertragung Drehmomentbertragung
Leerlauf
LeerlaufTechnische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Reibungsbremsen Prinzipieller Aufbau
Prinzipielle Aufgaben Verzgerung bewegter Massen Erzeugung eines Gegenmomentes fr Antriebsaggregate (Leistungsbremse) Festhalten einer Last (Haltebremse) Im Gegensatz zur Kupplung erfolgt die Drehmomentbertragung zwischen einem beweglichen und einem fest mit dem Gehuse verbundenen Bauteil.Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Roloff/Matek: Maschinenelemente, 16. Aufl., 2003
AuenbackenbremseQuelle: Decker/Kabus: Maschinenelemente, 15. Aufl., 2002/2004; Fa. Bubenzer Bremsen
Auenbackenbremse nach DIN 15435
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Scheibenbremse Komponenten einer Scheibenbremse besser geeignet fr hohe Drehzahlen (weniger Massentrgheit, weniger Platz) bessere WrmeabfuhrQuelle: Decker/Kabus: Maschinenelemente, 15. Aufl., 2002/2004
Feste Verbindung mit Fahrzeug ber Radlagergehuse
Rotierende Bremsscheibe, verbunden mit Radnabe, angetrieben vom Getriebe ber GelenkwelleTechnische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Scheibenbremse: Sattelbauarten Festsattelhydraulischer DruckQuelle: Breuer/Bill, Hrsg.: Bremsenhandbuch, 2. Aufl., 2004
M
M
Ft Bremskolben
Ft Bremsbelge
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Scheibenbremse: Sattelbauarten Schwimmrahmensattelhydraulischer Druck Schwimmsattel, wird durch Kolben verschoben; axiale Lagerung des Gehuses erforderlich
Bremskolben BremsbelgeTechnische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Quelle: Breuer/Bill, Hrsg.: Bremsenhandbuch, 2. Aufl., 2004
Teilarbeitsschritte der Kupplungsberechnung
Auslegen nach dem Kennmoment Auslegen nach der thermischen Belastung Ermitteln der thermischen Belastung fr die endgltige Geometrie Ermitteln des bertragbaren Drehmomentes Berechnen der Federn, (E-Magnet,...)
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Berechnung von Kupplungen Vereinfachtes Modell zur KupplungsberechnungMotor Schwung rad Getriebe Last
MA
Antrieb JA,10 MK
Last JL ,20
ML
Antriebsmoment MA, Massentrgheitsmoment JA Winkelgeschwindigkeit 10
Lastmoment ML, Massentrgheitsmoment JL, Winkelgeschwindigkeit 20
Berechnung Bremsen Bremsen als Schaltkupplungen mit 100% Schlupf betrachten Analoge Berechung, da dieselben physikalischen Gesetze gelten Deutlich lngerer Schaltvorgang erzeugt strkere Umwandlung der kinetischen Energie in WrmeTechnische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Auslegung reibschlssiger Schaltkupplungen Parameter beim SchaltvorgangQstat statische Schaltarbeit vom Lastmoment Qdyn dynamische Schaltarbeit aus der Massentrgheit JL t11 Ansprechverzug nach Bettigung der Kupplung t12 Anstiegszeit (zum Aufbau der Drehmomentbertragung) t3 Rutschzeit (zum vollstndigen Winkelgeschwindigkeitsausgleich zwischen An- und Abtrieb) t1 Schaltgeschwindigkeit (zum Aufbau des kompletten Kupplungsmoments) Mr Leerlaufmoment (z.B. unvollstndige Trennung von Lamellen) Ma Moment zur berwindung der Massentrgheiten Msyn Synchronmoment Differenzgeschwindigkeit ist Null MS Schaltmoment ist Summe aus ML und MaTechnische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Quelle: Dubbel 20. Auflage G74
Auslegung reibschlssiger Schaltkupplungen Erforderliches Kupplungsmoment MK(vereinfachtest Modell einer von 20 auf 10 zu beschleunigenden Last) Beschleunigungsmoment Ma (zur berwindung der Massentrgheiten)
Ma = JL
t
Ma = M = MK MLQuelle: Dubbel 20. Auflage G74
Erforderliche Kupplungsmoment MK (vereinfachte Auslegung unter Vernachlssigung der Anstiegszeit t12)
MK =ML +
JL (10 20 ) t3
Winkelgeschwindigkeit
= 2 n
Startdrehzahl n20
Enddrehzahl n10
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DR 2 dR 2 A R = 2 2 = 2 rm bmitAR DR dR rm b FN MK zR MA ML
N
N
Reibflche Auendurchmesser Idealisierung der Reibflchengeometrie Innendurchmesser mittlerer Radius der Reibbelge Belagshhe Normalkraft auf den Reibbelgen b = (D R d R ) / 2 Kupplungsmoment Reibwert Anzahl der Reibpaare Antriebsmoment Lastmoment DRTechnische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
dR
b
Quelle: Dubbel 20. Auflage G74
Geometrie der Reibflchen (Lamellen)DR dR
FN
FU
MA
rmb
FN
ML MK
Berechnung des Kupplungsdrehmoments MKM K = FN rm z R = dyn / stat FN rm z R = dyn / stat p A R rm z R
mit p: Flchenpressung < pzul
M K = 2 z R p zul rm b
2
Sicherheit bezglich der maximalen ReibflchenpressungFlchenpressung pR bei konstanter Verteilung der Anpresskraft F Sicherheit SP
FN pR = AR
Anpresskraft Reibflche
pRzul SP = pR
zulssige Flchenpressung vorhandene Flchenpressung
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Auslegung reibschlssiger SchaltkupplungenMechanische Schaltarbeit Q (vereinfachte Auslegung unter Vernachlssigung der Anstiegszeit t12)
Q = MK (10 20 )dt0
t3
1 MK t 3 2 J 2 (n10 n20 ) t3 = L Mit MK ML Q=Quelle: Dubbel 20. Auflage G74
Schaltarbeit Q Die Schaltarbeit wird beim Kuppeln in Wrme umgewandelt. Vergleich der vorhandenen Schaltarbeit mit dem zulssigen Wert:
Q QzulTechnische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
!
Auswahlkriterium: zulssige Schaltarbeit QzulQuelle: Dubbel 19. Auflage G73
Auswahl: Zahl der Schaltzyklen Schaltarbeit pro Zyklus Bauraum
Bauarten reibschlssiger Schaltkupplungen im Vergleich fr ein Kennmoment MK = 500Nm und eine Drehzahl n = 1500min-1Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Auswahlkriterium: WerkstoffeAusgewhlte Eigenschaften einiger Reibpaarungen:Nasslauf Sinterbronze/Stahl Gleitreibungszahl dyn max. Gleitgeschwindigkeit [m/s] max. Reibflchenpressung [N/mm] zul. Reibleistung [W/mm] 0,05 bis 0,10 40 4 1,5 bis 2,5 Papier/ Stahl 0,10 bis 0,12 30 2 1,0 bis 2,0 Trockenlauf Sinterbronze/ Stahl 0,15 bis 0,30 25 2 1,5 bis 2,0 organ. Belge/ Guss 0,3 bis 0,4 40 1 3,0 bis 6,0
Eigenschaften der Reibwerkstoffe:Reibwerkstoff Reibungskoff. Betriebstemp. Maximaltemp. (Gegenkrper Gusseisen) [C] [C] Arbeitsdruck [kN/m2]
Cermets bestehen aus einer Cu-Ni Legierung, die als keramische Bestandteile vor allem Wolfram, Silizium-, Bohr-, Tantal-, Titancarbid-, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid und Magnesiumoxid enthlt.
(Hrte nach unten zunehmend)
Baumwollgewebe Reibwerkstoffe auf Harzbasis gesinterte Metalle Cermets
0,5 0,32 0,3 0,32
100 300 300 400
150 550 600 800
70 ... 700 350 ... 1750 350 ... 3500 350 ... 1050
Technische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Gestaltungsrichtlinien von Kupplungen Einsatz von Standardkupplungen (niedrigere Kosten) Beachtung der Herstellerangaben wie z.B. Auslegungsrichtlinien, Gestaltungshinweise, Schnittstellenanforderungen und die Montage- sowie Bedienungsanleitung Einbauort so whlen, dass ein mglichst kleines Kupplungsmoment entsteht (kleinere Baugren) Genaue Ausrichtung der Wellen und Lagerung in Kupplungsnhe erhhen Lebensdauer Die beiden Kupplungshlften sollten statisch bestimmt gelagert sein (statische berbestimmung Klemmen; statische Unterbestimmung unkontrollierte Bewegungen) Einfache Montage sowie Wartung ermglichenTechnische Universitt Berlin Konstruktion von Maschinensystemen Prof. Dr.-Ing. Henning Meyer
Normen und weiterfhrende LiteraturDIN Normen fr Kupplungen
DIN 740 DIN 3238 VDI 2240 VDI 2241
Antriebstechnik; Nachgiebige Wellenkupplungen Druckluftkupplungen - Klauenkupplung, 42 mm Klauenabstand, mit Sicherungsmutter Wellenkupplungen systematische Einteilung nach ihren Eigenschaften schaltbare, fremdbettigte Reibkupplungen und bremsen
DIN Normen fr Bremsen
DIN 15432 DIN 15434 DIN 27205
Antriebstechnik; Bremsscheiben; Hauptmae Antriebstechnik; Trommel- und Scheibenbremsen; Berechnungsgrundstze Zustand der Eisenbahnfahrzeuge - Bremse - Teil 2: Scheibenbremse, mechanischer Teil
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