Gelenkwellen und Zwischenachsen verbinden Wellenabstände wirtschaftlich und sicher
Gelenkwellen, präzise und verschleißfrei
Der Einsatz von sicheren und kostengünstigen Komponenten in dynamischen
Applikationen ist einmal mehr Thema bei konstruktiven Überlegungen.
Stagnierende Auftragseingänge und Preisdruck durch verschärften
Wettbewerb verlangen im Maschinen- und Anlagenbau nach
zuverlässigen,
aber auch wirtschaftlichen Lösungen in der Antriebstechnik. Drehmoment
und Bewegungsabläufe müssen effizient miteinander verbunden
werden, auch über große Wellenabstände. Im folgenden
Beitrag werden Gelenkwellen bzw. Zwischenachsen mit vorteilhaften
Eigenschaften vorgestellt, die sich in der Praxis bestens
bewährt
haben.
Entwicklung von Welle-Welle-Verbindungen
Eine ständige Weiterentwicklung von Antriebs- und Arbeitsmaschinen ist eine Herausforderung auch für den Kupplungshersteller bei der Optimierung der Welle-Welle-Verbindung. Dadurch werden für den Anwender neue Möglichkeiten eröffnet sowie bei längeren Zwischenachsen und Gelenkwellen (bis 6 Meter) können Komponenten wie Zwischenlager, Lagerböcke sowie deren Montage eingespart werden. R+W beschäftigt sich kontinuierlich mit der Entwicklung und Produktion von spielfreien Zwischenachsen und neben dem bereits bekannten System mit Metallbälgen (Bild 1) wird eine weitere Variante auf Basis der Elastomerkupplung (Bild 2) angeboten.
Die Entwicklung und Konstruktion sowie Begriffe und Einheiten entsprechen den Richtlinien der DIN 740. Die vorgegebenen Leistungsmerkmale werden nicht nur erfüllt, sondern deutlich übertroffen. Um die Unterschiede der beiden Systeme erkennbar zu machen, sind nachstehend die wichtigsten Eigenschaften aufgelistet.
Zwischenachsen
/ Gelenkwelle mit Elastomerzahnkranz (Serie
EZ):
- spielfrei, drehelastisch, Leichtbauweise
- gute Dämpfungseigenschaften
- allseitige Verlagerungsfähigkeit bei akzeptablen Rückstellkräften
- gute axiale Steckbarkeit durch kalibrierte Zahnkränze
- Elastomerzahnkranz in unterschiedlichen Shorehärten, optimale Anpassung bei stoß- und schwingungsgefährdeten Antrieben
- Längen bis 4 Meter, Drehmoment bis 450 Nm
- leichte Montage durch Klemmnaben in Halbschalenbauweise
- kostengünstige Ausführung
Zwischenachsen und Gelenkwellen mit Metallbalg (Serie ZA):
- spielfrei, drehsteif, geringes Gewicht
- große allseitige Verlagerungsfähigkeit bei geringsten Rückstellkräften
- leicht montierbar durch herausnehmbares Zwischenrohr oder Halbschalennaben
- absolut verschleiß- und wartungsfrei
Hochwertige Materialien für Metallbalg und Elastomerkranz
Die unterschiedlichen Belastungs- und Auslegungskriterien können durch die beiden Systeme optimal berücksichtigt werden. Ein wichtiges Konstruktionsmerkmal dieser Achsverbindungen sind die jeweiligen Ausgleichselemente – Metallbalg / Elastomerkranz – an den Enden der längenvariablen Zwischenrohre. Der Elastomerkranz aus Polyurethan wird in verschiedenen Shorehärten angeboten. Je nach Belastung aus dem Antrieb addieren sich neben der Schwingungsanregung auch Regelkreisfrequenzen und Unwucht auf. Durch die Auswahlmöglichkeit der unterschiedlichen Elastomerhärten kann die Schwingungsbelastung positiv beeinflusst und begrenzt werden.
Die Zwischenrohre werden je nach Einsatzfall aus Aluminium, optional aus Stahl, Edelstahl oder auch aus carbonfaserverstärktem CFK ausgewählt. Hauptkriterium für die eingesetzten Elemente sind leichte und dauerfeste Materialien für die Leichtbauweise.
Antriebstechnik mit garantierter Betriebssicherheit
Die flexiblen Elemente werden über eine speziell im Inneren der Kupplungskörper eingebrachte kardanische Lagerung abgestützt. Somit ist eine im Crashfall mögliche Beschädigung der Anlage oder auch Personenschäden von vornherein ausgeschlossen. Zusätzlich wird eine Überlastsicherung angeboten und damit auch dem vorgeschriebenen Gefahrenausschluß Folge geleistet. Durch die präzise Fertigung der Einzelelemente werden hohe Rundlaufeigenschaften und ein ruhiges Laufverhalten erzielt.
Auslegungs- und Berechnungskriterien von Gelenkwellen
Maximal zulässige radiale Verlagerungen sind direkt abhängig von der Zwischenrohrlänge.
Diese wird in Verbindung mit weiteren Daten wie Axial- und Winkelversatz, Wellendurchmesser und Abstand in einer speziell für R+W entwickelten Software berücksichtigt und dann dem Anwender als exakt berechnetes Datenblatt zur Verfügung gestellt. Die dadurch ermittelten Werte geben detaillierte Informationen über elastische Verformung, biegekritische Drehzahl, Torsionsteife der kompletten Welle, Verdrehwinkel, Gewicht, Masseträgheitsmomente und Ausgleichsversatz. Über dieses Berechnungsprogramm erhält der Anwender wichtige Entscheidungshilfen bei der optimalen Auslegung, insbesondere für die biegekritische Drehzahl. Hier kann beispielsweise durch die variierbare Torsionssteife des Ausgleichselementes und den veränderbaren Innen- oder Außendurchmesser des Zwischenrohres die gesamte Steifigkeit der Synchronwelle positiv beeinflusst werden. Durch eine veränderte Geradheit des Rohres wird die biegekritische Drehzahl erhöht oder auch reduziert. Es wird ersichtlich, daß durch die zur Verfügung stehende Simulations- und Berechnungssoftware von R+W eine schnelle und hochgenaue Bestimmung der einzusetzenden Zwischenachse bzw. Gelenkwelle möglich geworden ist.
Vielfältige Einsatzmöglichkeiten für Gelenkwellen
Hochdynamische Zwischenachsen werden verstärkt im gesamten Maschinen- und Anlagenbau eingesetzt. Einsatzgebiete sind vor allem im Zusammenhang mit Hubspindelgetrieben, Linearführungen, Palettier- und Verpackungsanlagen gegeben. Die Einsatzmöglichkeiten sind jedoch unbegrenzt, jede Applikation ist isoliert zu prüfen und durch viel Know-How bei R+W ist der Anwender sicher in der Lage, den Einsatz von Zwischenachsen optimal zu realisieren.
Weiter zur Übersicht Gelenkwellen
und Zwischenachsen 
