Gängige Kupplungstypen und Auswahl: Leitfaden

Es gibt viele Arten von Kupplungen. Je nachdem, ob sie in ihrem Inneren elastische Elemente enthalten, können sie in elastische Kupplungen und starre Kupplungen unterteilt werden. Starre Kupplungen werden aufgrund ihrer strukturellen Merkmale weiter in feste und bewegliche starre Kupplungen unterteilt.

Aufgrund der konstruktiven Anforderungen der Maschine, von Fertigungs- und Installationsfehlern, Änderungen der Betriebstemperatur und Verformungen nach der Belastung kann oft nicht garantiert werden, dass die beiden durch die Kupplung verbundenen Wellen fluchten, was zu einer relativen Verschiebung innerhalb eines bestimmten Bereichs führt, wie in Abbildung 1 dargestellt.

a) Axiale Verschiebung
b) Radiale Verschiebung
c) Winkelverschiebung
d) Umfassende Verschiebung

Wenn diese Verlagerungen nicht ausgeglichen werden, entstehen zusätzliche Belastungen für die Kupplung, die Wellen und die Lager, die sogar zu starken Schwingungen führen können. Daher müssen diese Faktoren bei der Auswahl des Kupplungstyps umfassend berücksichtigt werden.

I. Merkmale und Anwendungen der üblichen Kupplungen

1. Feste starre Kopplung

Diese Art von Kupplung hat eine einfache Struktur, niedrige Kosten, keine Kompensationsleistung, kann Schwingungen nicht puffern und reduzieren und erfordert eine hohe Installationsgenauigkeit für die beiden Wellen. Dieser Kupplungstyp wird häufig bei sehr schwingungsarmen Bedingungen eingesetzt und verbindet zwei Wellen mit mittlerer bis hoher Drehzahl und geringer Steifigkeit, die eine hohe Ausrichtung erfordern. Die Eigenschaften und Anwendungen der häufig verwendeten starren Kupplungen sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1 Typen, Merkmale und Anwendungen gängiger starrer Kupplungen

Flansch-Kupplung GY Typ GYS-Typ Einfach zu bedienen und zu warten, gute Steifigkeit und hohe Tragfähigkeit. Wenn die Ausrichtungsgenauigkeit der beiden Wellen nicht hoch ist, ist die zusätzliche dynamische Belastung groß. Wenn es mit hoher Präzision hergestellt wird, kann es für Hochgeschwindigkeitsübertragungen verwendet werden. Es gibt zwei Formen: Typ GY (verbunden und ausgerichtet mit geriebenen Schrauben) und Typ GYS (verbunden mit normalen Schrauben und ausgerichtet an den konvexen und konkaven Flächen der Stirnseite der Halbkupplung).

Hülsenkupplung Kleine radiale Größe, erfordert einen großen axialen Bewegungsabstand während der Montage und Demontage, geeignet für Gelegenheiten, bei denen die beiden Wellen streng ausgerichtet werden können, die Last nicht groß und relativ stabil ist und die Kupplung eine kleine radiale Größe erfordert. Außerdem kann sie als Sicherheitskupplung verwendet werden.

2. Bewegliche starre Kupplung

Dieser Kupplungstyp verwendet seine eigenen relativ beweglichen Elemente oder Lücken, um eine gewisse relative Verschiebung zwischen den beiden verbundenen Wellen zu ermöglichen und einen gewissen Verschiebungsausgleich zu schaffen. Ihre Eigenschaften und Anwendungen sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2 Typen, Merkmale und Anwendungen gängiger beweglicher starrer Kupplungen

Zahnkupplung Hohe Tragfähigkeit, zuverlässiger Betrieb, mit einer kleinen Menge von umfassenden Verschiebung Ausgleichsfähigkeit, geringe Anforderungen an die Installationsgenauigkeit, aber komplexe Struktur, hohe Herstellungskosten, Lärm, und kann nicht puffern und reduzieren Vibrationen. Geeignet für schwere Maschinen mit häufigem Anfahren und häufigen Vorwärts-/Rückwärtsfahrten.	Kreuz-Schieber-Kupplung Einfache Struktur, kleine radiale Größe, kann radialen und winkligen Versatz ausgleichen. Hauptsächlich verwendet in Gelegenheiten mit stabilem Betrieb, niedriger Geschwindigkeit, hohem Drehmoment und kleinen Auswirkungen.
Universal-Kupplung Kleine radiale Größe, kompakte Struktur. Hauptsächlich für Getriebe mit einem großen Winkel zwischen zwei Wellen (α<45°) oder einer großen Winkelverschiebung während des Betriebs verwendet. Um zusätzliche dynamische Belastungen zu vermeiden, werden sie oft paarweise eingesetzt.	Einfache Struktur, geringes Gewicht, zuverlässiger Betrieb, einfache Montage und Demontage, mit einem kleinen Ausgleich für die relative Verschiebung der beiden Wellen. Einsatz in feuchten, staubigen und Hochtemperaturumgebungen, nicht geeignet für häufiges Anfahren, häufige Vorwärts-/Rückwärtsfahrten und starke Stoßbelastungen und Drehschwingungen.

3. Elastische Kopplung

Diese Art von Kupplung ist mit elastischen Elementen ausgestattet, die nicht nur die relative Verschiebung zwischen den beiden Wellen ausgleichen können, sondern auch Puffer- und Schwingungsdämpfungsfunktionen haben. Zu den Materialien der elastischen Elemente gehören Nichtmetall (Gummi, Kunststoff usw.) und Metall (Federstahl).

Erstere ist leicht und verfügt über starke Puffer- und Vibrationsabsorptionsfähigkeiten, eine einfache Struktur und Isolationseigenschaften, aber es sollte darauf geachtet werden, dass die Arbeitstemperatur kontrolliert und Sonnenlicht, Regen und der Kontakt mit Ölen, Säuren, Laugen und organischen Lösungsmitteln vermieden wird; letztere hat eine hohe Festigkeit und eine lange Lebensdauer, ist aber kostspielig. Derzeit sind elastische Kupplungen weit verbreitet, und ihre Anwendungsmerkmale sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Tabelle 3 Typen, Merkmale und Anwendungen elastischer Kupplungen

Elastische Hülse Stiftkupplung Einfache Struktur, leicht zu montieren und zu demontieren, mit einer gewissen Fähigkeit, die relative Verschiebung zwischen den Wellen zu kompensieren, können Puffer und absorbieren Vibrationen, Arbeitstemperatur ist -20 bis +70℃. Verwendet für mittlere und hohe Geschwindigkeit Übertragung mit häufigen Start und Umkehrung der mittleren und kleinen Drehmoment.	Elastische Bolzenkupplung Einfache Struktur, einfach zu fertigen und zu warten, Arbeitstemperatur ist -20 bis +70℃. Geeignet für mittlere und niedrige Geschwindigkeiten mit häufigem Anfahren und Reversieren von größeren Drehmomenten.
Reifenkupplung Einfache Struktur, zuverlässiger Betrieb, gute umfassende Verschiebung Kompensationsfähigkeit, starke Vibrationsreduktion. Arbeitstemperatur ist -20 bis +80℃. Geeignet für feuchte und staubige Umgebungen, häufiges Starten und Umkehren, und große Auswirkungen Gelegenheiten, mit einer äußeren Kante Geschwindigkeit nicht mehr als 30m / s, weit verbreitet in Hebemaschinen verwendet.	Membrankupplung Kompakte Struktur, hohe Festigkeit, lange Lebensdauer, mit Eigenschaften von Säure, Alkali und Korrosionsbeständigkeit, und keine Notwendigkeit für die Schmierung. Kann bei hohen Temperaturen, hohen Geschwindigkeiten und korrosiven Medienbedingungen verwendet werden, weit verbreitet in verschiedenen mechanischen Getrieben, Arbeitstemperatur -20 bis +250℃.

II. Auswahl der Kupplungen

Bei der Auswahl der Kupplungstypen sollten die folgenden Aspekte berücksichtigt werden:

• Größe und Art der Ladung;
• Die Geschwindigkeit der Welle;
• Die Größe und Art der relativen Verschiebung zwischen den beiden Wellen;
• Die Arbeitsumgebung und der zulässige Platz usw.

Wenn die Wellensteifigkeit hoch und die Ausrichtung streng ist, kann beispielsweise für langsam laufende Wellen mit stabilen Lasten eine feste starre Kupplung gemäß Tabelle 1 gewählt werden; bei geringer Wellensteifigkeit und Relativverschiebung kann eine bewegliche starre Kupplung gemäß Tabelle 2 gewählt werden; für schnell laufende Wellen mit großen Stößen und Vibrationen und Relativverschiebung kann eine bewegliche elastische Kupplung gemäß Tabelle 3 gewählt werden; für zwei Wellen mit großer Winkelverschiebung sollte eine Universalkupplung gewählt werden. Für Wellen mit großen dynamischen Belastungen und sehr hohen Drehzahlen sollte eine leichte Kupplung mit geringem Rotationsträgheitsmoment gewählt werden.

Nach der Auswahl des Kupplungstyps kann das berechnete Drehmoment Tc der Kupplung ermittelt werden, und das geeignete Kupplungsmodell kann anhand des Wellendurchmessers, des berechneten Drehmoments und der Drehzahl aus der Norm ausgewählt werden.

Beispiel 16-1 Auswahl der Kupplung zwischen dem Motor und dem Getriebe in einem Sandmischer. Bei einer Motornennleistung P=15kW, einer Volllastdrehzahl n=1460r/min, einem Motorwellendurchmesser d ₁ =42mm, Durchmesser der Eingangswelle des Getriebes d ₂ =40mm.

Lösung:

1. Wählen Sie die Art der Kupplung

In Anbetracht der hohen Drehzahl der Welle, des mäßigen Drehmoments, des häufigen Anlaufs und der allgemeinen relativen Verschiebung zwischen Motor- und Getriebewelle wird eine elastische Bolzenkupplung mit Hülse gemäß Tabelle 3 gewählt.

2. Wählen Sie das Kupplungsmodell

(1) Berechnen Sie das Drehmoment T_c

Die Drehmomentschwankung des Sandmischers ist moderat, prüfen Sie den Betriebskoeffizienten, nehmen Sie K=1,7, also

T_c=KT=1.7×9550P/n=1.7×9550×15/1460N·m=166.8N·m

(2) Wählen Sie das Modell

Gemäß GB/T 4323-2002 wird das Kupplungsmodell LT6 (das Material der Kupplungshälfte ist Stahl) gewählt, gemäß GB/T 4323-2002:

• Das Nenndrehmoment T_n =250N-m>T_c ;
• Die zulässige Geschwindigkeit [n]=3800r/min>n, geeignet.

Die Halbkupplung am Motorwellenende hat eine Y-förmige Wellenbohrung mit dem Durchmesser der Wellenbohrung d₁ =42mm, Länge der Wellenbohrung L=112mm; die Halbkupplung am Wellenende des Untersetzungsgetriebes verwendet einen J₁ Typ Wellenloch, Durchmesser des Wellenlochs d₂ =40mm, Schaftlochlänge L₁ =84mm. Die Kupplungsmarke ist:

LT6-Kupplung (Y42×112)/(J ₁ 40×84) GB/T 4323-2002