Ein Leitfaden zur Auswahl, Montage und Wartung elastischer Hülsenbolzenkupplungen

Ein Wartungstechniker zieht eine defekte Kupplung von einem Pumpenantrieb. Die Elastomerhülsen sind gerissen, die Bolzen sind eingekerbt und die Nabenbohrung weist die verräterischen Abnutzungsspuren einer schlechten Passung auf. Bei den meisten mittelschweren Industrieantrieben ist der Austausch keine exotische technische Übung: Eine elastische Hülsenbolzenkupplung ist oft die einfachste und wirtschaftlichste Wahl. Es absorbiert Vibrationen, toleriert geringfügige Fehlausrichtungen und funktioniert bei korrekter Passform und Wartung jahrelang.

Dieser Leitfaden erklärt, was eine elastische Hülsenbolzenkupplung ist, wie sie sich unter Last verhält, was bei der Auswahl zu beachten ist und wie sie montiert und gewartet wird, damit die Kupplung nicht zum schwachen Glied im Antriebsstrang wird.

Was ist eine elastische Hülsenbolzenkupplung?

Eine elastische Hülsenbolzenkupplung ist eine flexible Wellenkupplung, die das Drehmoment über zylindrische Stifte überträgt, die in Löcher in den beiden Naben eingesetzt werden. Die Antriebsnabe trägt Stifte; Um jeden Stift herum befindet sich eine Elastomerhülse. Die angetriebene Nabe verfügt über passende Löcher oder Schlitze. Wenn sich die Antriebsnabe dreht, drückt jeder Stift die Hülse gegen die Wand der angetriebenen Nabe und überträgt das Drehmoment durch Kompression und nicht durch Metall-auf-Metall-Kontakt.

Eine typische Baugruppe besteht aus:

• Zwei Flanschnaben, normalerweise aus Stahl oder Gusseisen gefertigt.
• Stiftbolzen, meist auf einem Teilkreis angeordnet.
• Elastische Hülsen aus Gummi oder Polyurethan, die über die Stifte passen.
• Sicherungsscheiben, Sicherungsscheiben und Muttern zur Sicherung der Stifte.

Die Bauform wird auch „Pin-and-Bush-Kupplung“ oder „Bushed-Pin-Kupplung“ genannt. Bei der LT/TL-Serie ist die elastische Hülse das tragende Element; Der Stift drückt nur auf die Hülse, nicht auf das Gegenmetall. Dies ist der Schlüssel zu seiner Vibrations- und Stoßdämpfung.

Wie es mit Drehmoment, Stößen und Fehlausrichtung umgeht

Beim Anfahren des Antriebs steigt das Drehmoment schnell an. Die elastische Manschette verformt sich durch Scherung und Druck und dämpft so die plötzliche Belastung. Durch diese Verformung kann die Kupplung auch zyklische Unregelmäßigkeiten eines Dieselmotors, Getriebes oder Elektromotors absorbieren. Das Ergebnis ist eine geringere Spitzenbelastung der angetriebenen Ausrüstung und weniger Lärm.

Die Hülse sorgt außerdem für eine kleine Nachgiebigkeit zwischen den Wellen. Elastische Hülsenbolzenkupplungen können im Neinrmalbetrieb eine radiale Fehlausrichtung von einigen Zehntel Millimetern, eine Winkelfehlausrichtung von bis zu etwa 1 Grad und eine axiale Verschiebung von einigen Millimetern tolerieren. Die genauen Werte sind abhängig von Drehzahl, Drehmoment und dem verwendeten Elastomer. Diese Grenzwerte sind nicht so großzügig wie die einer Zahnkupplung, reichen aber für die meisten ausgerichteten Installationen aus und sind in der Praxis viel einfacher zu erreichen.

Für einen Allzweckantrieb, der nicht unter extremen Drehmomentspitzen leidet, bietet die Hülsenkupplung ein hervorragendes Gleichgewicht zwischen Schutz und Kosten.

Auswahl der richtigen elastischen Hülsenstiftkupplung

Die Auswahl beginnt mit dem Drehmoment, dann der Drehzahl, dann den physikalischen Einschränkungen und schließlich den Umgebungsbedingungen. Das Nenndrehmoment der Kupplung muss das maximale Drehmoment der angetriebenen Maschine einschließlich Anlaufdrehmoment und gelegentlicher Überlastung überschreiten. Bei einer Pumpe oder einem Lüfter reicht in der Regel das Dauerdrehmoment aus; Für einen Brecher oder ein Förderband ist ein Betriebsfaktor zwischen 1,5 und 2,0 sicherer.

Die Bohrungsgröße ist die nächste Prüfung. Die Kupplungsnabe muss sowohl zum Durchmesser der Antriebs- als auch der Abtriebswelle passen. Eine größere Bohrung bedeutet nicht immer eine höhere Drehmomentkapazität, da der Stiftkreis fest ist. Die Katalogeinstufung basiert auf der größten zulässigen Bohrung; Eine kleine Welle lässt sich zwar noch mit einer Reduzierhülse aufnehmen, allerdings muss das Drehmoment reduziert werden.

Die Geschwindigkeit beeinflusst die zulässige Fehlausrichtung und die Auswuchtqualität. Bei niedrigen Geschwindigkeiten reicht die Standard-Nabenauswuchtung aus. Bei höheren Geschwindigkeiten kann die verbleibende Unwucht zu Vibrationen führen. Daher sollte die Kupplung überprüft und bei Bedarf dynamisch ausgewuchtet werden.

Temperatur und Atmosphäre spielen eine Rolle, da die Elastomerhülse das schwächste Material ist. Öl, Ozon und Hitze beschleunigen die Aushärtung von Gummi. Wählen Sie für Umgebungen mit hohen Temperaturen oder öligen Umgebungen eine Manschette aus Polyurethan oder einem speziell formulierten Gummi und prüfen Sie die Temperaturgrenzen des Herstellers.

Wenn die angetriebene Maschine auch gebremst werden muss, kann eine Ausführung mit integriertem Bremsrad den Einbau vereinfachen. Diese Anordnung ist bei Kränen und Hebezeugen üblich, bei denen Kupplung und Bremse ein kompaktes Bauteil bilden.

LTZ(TLL) Elastische Hülsenbolzenkupplung mit Bremsrad Diese Kupplung integriert Drehmomentübertragung und Bremsung in einer Komponente und ist ideal für Kräne und Hebezeuge, bei denen eine kompakte Installation und zuverlässiges Stoppen erforderlich sind. Das Bremsrad arbeitet mit einer externen Bremse zusammen, um eine sanfte Verzögerung und präzise Positionierung zu gewährleisten. Produkt anzeigen →

Konfigurationen mit Bremsrad verwenden eine breitere Nabe oder eine verlängerte Hülse und sollten zusammen mit dem Bremssattelspiel und dem erforderlichen Bremsmoment ausgewählt werden. Allerdings ist die Standardausführung LT/TL für eine gerade Kupplung ohne Bremse eine der am weitesten verbreiteten flexiblen Optionen in Industriemaschinen.

Wellenpassung: Die richtige Nabenverbindung herstellen

Die Passung zwischen der Kupplungsnabe und der Welle bestimmt, ob die Verbindung Reibverschleiß, Vibrationen oder Spiel aufweist. Eine lockere Passung wie H8/h7 lässt sich möglicherweise leicht montieren, kann jedoch Mikrobewegungen an der Bohrungsoberfläche zulassen. Mit der Zeit entsteht durch diese Mikrobewegung Passungsrost, der wie dunkelroter oder brauner Staub auf der Welle aussieht. Bei einem Reversierantrieb kann die gleiche Bewegung die Keilnut schnell vergrößern und ein kleines Problem in eine zerstörte Welle verwandeln.

Für die meisten starren und flexiblen Kupplungen wird eine Übergangspassung bevorzugt. Nach ISO ist die Nabenbohrung oft H7, während die Welle k6 oder m6 ist. H7/k6 sorgt für eine leichte Presspassung; H7/m6 sorgt für einen festeren Halt und wird häufig verwendet, wenn Drehmomentumkehrungen oder leichte Stöße auftreten. Für schwere Beanspruchung kann eine Presspassung wie H7/p6 verwendet werden, sofern die Kupplung mit einem hydraulischen Abzieher oder einer Induktionsheizung zerlegt werden kann.

Auch die Keilnut muss beachtet werden. Ein Standard-Vierkantschlüssel überträgt das Drehmoment von der Welle auf die Nabe. Der Sitz des Schlüssels im Schlüsselkanal sollte ein kleines Übermaß an den Seiten zulassen; Ein lockerer Schlüssel ermöglicht Hämmern und schnellen Verschleiß. Messen Sie vor dem Zusammenbau die Bohrung, die Welle und die Keilnut mit einem Mikrometer und nicht nur mit einem Messschieber. Wenn die Kupplung längere Zeit auf Lager war, messen Sie die Bohrung an zwei Stellen erneut, um Ovalität festzustellen.

Die Passung zwischen Nabe und Welle ist ein immer wiederkehrendes Thema in der Fachliteratur zur Instandhaltung, da sie häufig über die Lebensdauer der Kupplung entscheidet. Eine Abweichung von nur wenigen Mikrometern kann die Verbindung von störungsfrei zu chronisch locker machen.

Best Practices für Installation und Wartung

Reinigen Sie Welle und Bohrung vor der Montage gründlich. Entfernen Sie Rost, Farbe, Grate und erhabenes Metall rund um die Keilnut. Schmieren Sie die Bohrung leicht mit einem Anti-Seize-Mittel, aber schmieren Sie die Reibfläche nicht, wenn die Passung eine Presspassung sein soll; Befolgen Sie die Empfehlung des Lieferanten.

Verwenden Sie eine Messuhr, um die Ausrichtung zu überprüfen. Stellen Sie den Winkelversatz innerhalb der Kupplungsgrenzen ein, normalerweise 0,1 mm/100 mm oder weniger, und den radialen Versatz auf 0,1–0,2 mm. Das Anziehen der Kupplung zum Ausgleich eines falsch ausgerichteten Motors kann schnell zum Ausfall führen.

Verwenden Sie zum Anziehen der Schrauben einen Drehmomentschlüssel und ziehen Sie die Stiftschrauben schrittweise sternförmig an. Bei zu starkem Anziehen kollabiert die Hülse oder verformt sich der Stift. Bei zu geringem Anziehen kann sich der Stift axial bewegen und gegen die Sicherungsscheibe schlagen.

Wartungsarbeiten sind einfach, sollten aber geplant werden:

1. Überprüfen Sie die Elastomerhülsen alle drei bis sechs Monate auf Öl, Lösungsmittel oder übermäßige Hitze.
2. Achten Sie auf Risse, Schwellungen oder Kompressionsreste in den Ärmeln.
3. Messen Sie die axiale Bewegung der Nabe auf der Welle; Eine sichtbare Bewegung bedeutet, dass die Passform fehlschlägt.
4. Ersetzen Sie alle Hülsen und Stifte als Satz und nicht einzeln, um eine gleichmäßige Lastverteilung zu gewährleisten.
5. Überprüfen Sie die Ausrichtung nach dem Austausch der Elastomere erneut, da die neuen Hülsen steifer sind und die Laufposition verändern können.

Wenn ein Austausch erforderlich ist, ist eine elastische Hülsenbolzenkupplung in der Regel kostengünstiger und schneller zu reparieren als eine Zahnrad- oder Scheibenkupplung, was ihre anhaltende Beliebtheit bei der Anlagenwartung erklärt.

Wo diese Kupplungen verwendet werden

Elastische Hülsenbolzenkupplungen sind in nahezu jeder kontinuierlich produzierenden Industrie zu finden. Zu den typischen Anwendungen gehören Pumpen, Lüfter, Kompressoren, Förderbänder, Mischer, Brecher, Kräne, Hebezeuge und Werkzeugmaschinen. Aufgrund ihrer Fähigkeit, Torsionsschwingungen zu absorbieren, eignen sie sich besonders für dieselbetriebene Pumpen und Generatoren, bei denen Drehmomentimpulse unvermeidlich sind.

In Stahlwerken werden sie an Rollgangantrieben und Nebenaggregaten eingesetzt; im Bergbau, an Förderbändern und Schlammpumpen; in maritimen und petrochemischen Umgebungen, an Deckmaschinen und Prozesspumpen. Für den Kranbetrieb wird die Kupplung oft mit einem Bremsrad kombiniert und die gesamte Baugruppe muss den Hebesicherheitsstandards entsprechen. Unsere Seite mit den abgedeckten Branchen gibt einen Überblick über die Betriebsbedingungen, unter denen solche Kupplungen zuverlässig funktionieren müssen. Siehe die Branchenanwendungsliste für mehr.

Überlegungen zur Anpassung und Beschaffung

Die meisten Hersteller sind bereit, eine standardmäßige elastische Hülsenbolzenkupplung zu modifizieren, um sie an einen bestimmten Antrieb anzupassen. Zu den üblichen Anpassungen gehören der Bohrungsdurchmesser, die Größe und Position der Keilnut, die Nabenlänge, das Material der Hülse und die Frage, ob die Kupplung für eine höhere Geschwindigkeit ausgewuchtet werden muss. Zum Heben und Heben kann ein Bremsrad an die Nabe geschmiedet oder angeschweißt und anschließend so bearbeitet werden, dass es rund läuft.

Der Standardtyp LT/TL ist das Arbeitstier dieser Familie. Es verfügt über einen kompakten Flansch und verwendet je nach Drehmoment entweder eine einreihige oder zweireihige Stiftanordnung. Viele Werke halten eine Ersatz-LT/TL-Kupplung auf Lager, da diese für eine Vielzahl von Motor- und Pumpenwellen geeignet ist.

LT(TL) Elastische Bolzen- und Buchsenkupplung Diese flexible Standardkupplung eignet sich für eine Vielzahl von Motor- und Pumpenwellen und bietet Vibrationsdämpfung und Ausgleich von Fehlausrichtungen. Sein kompakter Flansch und die einfache Wartung machen ihn zu einem praktischen Ersatzteil für viele Industrieanlagen. Produkt anzeigen →

Wenn Sie eine Anfrage senden, geben Sie die folgenden Informationen an: Leistung oder Drehmoment, Betriebsgeschwindigkeit, Wellendurchmesser und Keilnutabmessungen, verfügbarer Raum zwischen den Wellen, Umgebungstemperatur und ob sich das Gerät im Innen- oder Außenbereich befindet. Geben Sie außerdem an, ob die Belastung konstant oder stoßartig ist. Anhand dieser Daten kann der Hersteller den tatsächlichen Betriebsfaktor berechnen und das richtige Bohrungs- und Nabenmaterial empfehlen.

Vor der Bestellung lohnt es sich auch, die kritischen Auswahlfaktoren zu prüfen, die sich auf die Zuverlässigkeit der Kupplung auswirken. Ein scheinbar kleines Detail, wie die Elastomerhärte oder die Oberflächenbeschaffenheit des Stifts, kann die Lebensdauer erheblich verändern. Der Artikel über entscheidende Faktoren für die Auswahl der richtigen Industriekupplung erläutert die Probleme, die bei der Beschaffung leicht übersehen werden.

Fazit

Die elastische Hülsenbolzenkupplung bleibt für viele Industrieantriebe eine praktische erste Wahl. Es ist einfach zu verstehen, leicht zu installieren und fehlerverzeihend im Service. Die Hauptanforderungen sind ein korrekter Bohrungssitz, eine angemessene Ausrichtung und eine regelmäßige Überprüfung der Elastomerhülsen. Wenn es mit dem richtigen Servicefaktor ausgewählt und an die tatsächliche Welle und Umgebung angepasst wird, bietet es eine lange, zuverlässige Lebensdauer ohne den Schmier- und Wartungsaufwand von Zahnkupplungen.

Wenn eine Kupplung das nächste Mal ausfällt, gehen Sie nicht sofort davon aus, dass eine größere oder teurere Kupplung die Lösung ist. Überprüfen Sie stattdessen den Sitz, die Ausrichtung und den Zustand der Elastomerhülsen. In den meisten Fällen löst eine korrekt montierte elastische Hülsenbolzenkupplung das Problem zu geringeren Kosten und mit weniger Ausfallzeiten.