|__TOC__|| [[Bild:Anbaukupplung.gif]] <br>'''Kupplungen''' sind wichtige [[Maschinenelemente]], die durch unterschiedliche Wirkweise vielseitig eingesetzt werden können, z. B.:
* in Getrieben als Schaltelement,
* in Fahrzeugen als Verbindungsglied von der Antriebseinheit am Motor zu der Abtriebseinheit, meist über SAE-Flansche oder SAE genormte Schwungräder. Bei PKW-Fahrzeugen auch an der Kardanwelle.
* in Nc-Maschinen als Sicherheitseinrichtung (Durchrastkupplung) oder zur Drehmomentübertragung (Metallbalgkupplung),
* in älteren Fräsmaschinen zur Sicherung (Brechbolzenkupplung),
* als Übertragungselement für den Komfort und Schutz(Kardanwelle),* um Bauteile bei angetriebenen Elementen leichter zu bauen und vor Stößen zu schützen (flexible Kupplungen),* in der Marinetechnik für die Anbindung von Propellerwellen an den Schiffsdiesel oder das Getriebe,
* in hydraulischen Systemen (hydrodynamische Kupplung).
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===Ausgleichsfunktion===
Kupplungen gleichen radiale, axiale und winklige Wellenverlagerungen über Gelenke, verstellbare Schiebesitze aus.<br> Elastische Kupplungen mildern und fangen Stöße, und Drehmomentspitzen durch den Einsatz von elastischen Zwischengliederab. Über die Stauchung, abDehnung bzw. durch Torsion von elastischen Materialien werden die Verlagerungen ausgeglichen.
===Schaltfunktion===
==Aufbau==
Der Kupplungsaufbau setzt sich stark aus dem Anwendungsgebiet, den örtlichen Gegebenheiten, der Funktion und aus den technischen Vorgaben zusammen. <br>Grundsätzlich sind Kupplungen in alle möglichen Variationen und für jede Aufgabe lieferbar. <br>Entscheidend für den Aufbau einer Kupplung ist die Größe, die Funktionsweise, die unterschiedlichen Materialien und die passende Dimensionierung (Auslegung). <br>Der Verschleiss Verschleiß von Kupplungselementen sollte ebenfalls für den Aufbau berücksichtigt werden.
===Formen und Materialien===
Die Kupplungsformen sind stark abhängig von dem Einsatzgebiet.<br> Prinzipiell gilt die Regel: Um so größer das zu übertragene Drehmoment, um so größer, wuchtiger wird die Form ausfallen. <br>Ausgenommen sind Sonderformen und spezielle Typen, die zum Übertragen von großen Momenten, Kräften entwickelt wurden oder die als Sicherheitseinheit zum Schutze des Systems eingesetz werden.
Die Bauteile bestehen aus den verschiedensten Materialien (Kunstoffe, Metalle, Leichtmetalle, etc.). Sonderformen (Sicherheitskupplungen) werden mit spezielle Werkstoffen ausgestattet, die stabiler oder schwächer (Brechbolzen) sind.
Die Bauteile bestehen aus den verschiedensten Materialien (Kunststoffe, Metalle, [[Leichtmetall]]e, etc.). Sonderformen (Sicherheitskupplungen) werden mit spezielle Werkstoffen ausgestattet, die stabiler oder schwächer (Brechbolzen) sind.
==Bauarten==
Die Bauarten der verschiedensten Kupplungen sind unterteilt in nichtschaltbare, schaltbare und in Sonderformen (Sicherheitskupplung).
====nichtschaltbare Kupplungen====
Nichtschaltbare Kupplungen verbinden Antriebswelle mit der Abtriebswelle.<br> Von den nichtschaltbaren Kupplungen gibt es 3 Bauarten, die:
*<u>starre Kupplungen:</u><br>Scheibenkupplung, Wellenkupplung mit Kegelhülse.
*<u>drehstarre Kupplungen:</u><br>Gelenkwellen[[Gelenkwelle]]n, Topfgelenke und BogenzahnkupplungenBogenzahnkupplung.*<u>elastische Kupplungen:</u><br>Metallfederkupplung, Gummihülsenkupplung , Elastomerkupplung, fadenarmierte Gummikupplung, Gelenkscheibenkupplung und Metalbbalgkupplung.
Siehe RM 13.3-13.4
Schaltbare Kupplungen unterbrechen die Verbindung zeitweise. <br> Sie werden nach Art der Drehmomentübertragung, (Kraftschluss und Formschluss) unterschieden.
* Übertragen große Drehmomente bei kleiner Baugröße.
* Kupplungstypen (Klauenkupplung) ermöglichen eine Formschlüssige Verbindung.
* Gelenkwellen [[Gelenkwelle]]n gleichen großen Winkelversatz, ohne Drehmomentverlust, aus. * Gelenkwellen [[Gelenkwelle]]n können Längen über Schiebesitze auzugleichen. * Elastische Kupplungen nehmen Stöße und Schwingungen aufbzw. dämpfen Drehmomentspitzen. * Metallfederkupplungen sind für hohe Arbeitstemperaturen ausgelegt. * Gelenkscheibenkupplungen können Wellenversatz (radial, axial, Winkel) ausgleichen, die Akustik und das Schwingungsverhalten der gesamten Anlage verbessern und die Drehmomentspitzen dämpfen.
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* Keine Trennung der Verbindung während des Betriebes.
===Kosten===
Die Kosten der Kupplungen sind nach dem Schwierigkeitsgrad der Herstellung und nach der Bauweise mit den unterschiedlichen Anforderungen gestaffelt. Für die starren, nicht schaltbare Kupplungen z.B. müssen weniger an Kosten eingeplant werden als für die, die diverse Neben-und Zusatzfunktionen wie z.B. Winkelversatz ausgleichen, als Sicherheitseinheit dienen oder eine Schaltfunktion haben. Ein wichtiges Kriterium ist daher die passende Auslegung der Kupplung, da der Kunde mit der richtigen Auslegung Kosten sparen kann.Zudem bieten Kupplungen den Vorteil, dass Sie als Sicherheitselement dienen können. Zuerst bricht die Kupplung oder schaltet sich vom Antrieb weg. Somit ist der Verschleiß bei teuren Teilen (Motor, Generator, Getriebe) wesentlich niedriger. Elastische Kupplungen z.B. ermöglichen eine leichtere Auslegung aller Antriebskomponenten, da Drehmomentspitzen aus dem System genommen werden. Diese bleiben in der Kupplung und werden in Wärme umgewandelt. Die Bruchlast der Komponenten muss also nicht so hoch ausgelegt werden. Somit können die Kosten der Kupplung leicht egalisiert werden. Wichtig ist, dass die Kupplung dabei nicht zu viel Verlustleistung hat. Gerade sehr weiche Elastomerkupplungen leiden unter zu viel Elastomermasse. Die auftretende innere Erwärmung zerstört die Kupplung von innen heraus und fällt dann plötzlich aus, da Gummi naturgemäß ein schlechter Wärmeleiter ist. Eine geeignete Gegenmaßnahmen wäre dann ein wechsel auf ein robusteres Kupplungskonzept oder eine Drehschwingungsanalyse die vom Kupplungshersteller angeboten wird.
===Normung===
Die Normung der Kupplungen ist sehr Umfangreichumfangreich, deshalb lassen sich keine Normen klar definieren. Für weiteres Interesse in dem Bereich der Kupplungsnormung, siehe:
http://www.kupplungen.de/normen.htm
http://www.kupplungen.de/richtlinien.htm
Die Auslegung von Kupplungen geschieht nach der DIN 740.
Kupplungen gelten als unvollständige Maschinen und sind mit Einbau- und Montageanleitung auszuliefern. Siehe Maschinenrichtlinie.
==Dimensionierung==
=== Berechnung einer Scheibenkupplung ===
{| {{tabelle}} | http://www.hondaholics.ch/div_pics/kupplung.jpg || Die Scheibenkupplung basiert auf das dem Reibungsverhalten der Kupplungsscheiben und wird deshalb auch als Haftreibungkupplung bezeichnet.Die übertragbare Kraft (Drehmoment) der Kupplung ist nur so stark wie die Kupplungsdrehkraft F<sub>K</sub>. <br> Die Kupplungsdrehkraft ist abhängig von der Anpreßkraft F<sub>N</sub> der Druckfedern oder ähnliches (üben Druck auf die Kupplungsscheibe aus), von der Haftreibungzahl µ<sub>H</sub> ( Vorgaben von den unterschiedlichen Reibbelägen, siehe Erfahrungswerte Tabelle) und von der Anzahl der Scheiben z.<br>
Das übertragbare Drehmoment M<sub>k</sub> einer Kupplungsfläche (Scheibe) ist von dem mittlerer Drehkrafthalbmesser (Radius) und der Kupplungsdrehkraft abhängig. <br>
Die Anpreßkraft F<sub>N</sub> wird durch der zulässigen Flächenpressung P der unterschiedlichen Reibflächen A begrenzt. <br>
Eine Sicherheit s wird bei der Auslegung von Kupplungen mit zum Schutz angegeben. Die Sicherheit ist der Grund, warum das erechnete übertragbare Drehmoment M<sub>k</sub> nicht das Arbeitsmoment ist. Die Kupplungsauswahl muss also nach M<sub>max</sub> erfolgen.
Bei einer Einscheibenkupplung (2 Belagseiten) erzeugen 8 Druckfedern die erforderliche Anpreßkraft (Normalkraft). Jede Feder hat eine Druckkraft von 350N. Die Reibungszahl μ<sub>H</sub> beträgt 0,35.
a) Wie groß ist die Haftreibungskraft (Kupplungsdrehkraft)?
b) Rutscht die Kupplung bei verölten Belag (μ<sub>H</sub>=0,15), wenn eine Kupplungsdrehkraft (Haftreibungskraft) von mindestens 500N übertragen werden soll?
* Zu der [[Kupplungen:_Lösung#Aufgabe_9|Lösung]].
====Aufgabe 10====
Eine Einscheibenkupplung muss eine Haftreibungskraft (Drehkraft) von 1kN übertragen. Die Ribungszahl Reibungszahl beträgt 0,35. Die verwendeten Druckfedern erzeugen eine Druckkraft (Normalkraft) von je 400N. Wieviele Wie viele Druckfedern sind mindestens erforderlich. ?
====Aufgabe 11====
Bei einer Scheibenbremse werden beide Beläge mit einer Anpreßkraft (Normalkraft) von je 3200N an die Reibscheibe gepreßt. Die Gleitreibungszahl beträgt 0,3. Ermittle die Gleitreibungskraft F<sub>G</sub> (Bremskraft) an der Scheibe!
* Zu der [[Kupplungen:_Lösung#Aufgabe_11|Lösung]].
====Aufgabe 12====
Die Bremskolbendurchmesser einer Scheibenbremse beträgt 42mm. Die Gleitreibungskraft F<sub>G</sub> (Bremskraft) an der Scheibe soll bei einer Gleitreibungszahl von 0,35, 1500N betragen. Ermittle den Bremsleitungsdruck! (1bar=10N/cm<sup>2</sup>)
* Zu der [[Kupplungen:_Lösung#Aufgabe_12|Lösung]].
====Aufgabe 13====
Eine Stahlwelle läuft in einem Bronzelager. Die radiale Lagerkraft (Normalkraft) F<sub>N</sub> beträgt 3kN. Berechne die Gleitreibungskraft, wenn die Gleitreibungszahl mit 0,05 angegeben ist.
* Zu der [[Kupplungen:_Lösung#Aufgabe_13|Lösung]].
====Aufgabe 14====
Es gibt eine vielzahl von Herstellern und Lieferanten die das Fachgebiet der Kupplungen und meistens auch Bremsen abdecken. Bei der Auswahl eines Lieferanten muss erst das Anwendungsgebiet der Kupplungen oder Bremsen feststehen, erst dann macht es Sinn nach den Herstellern und Lieferanten zu suchen und den passenden auszuwählen. <br>
Auswahlhilfe für Kupplungen und deren Lieferanten: <br> http://www.industrystock.de/html/Kupplung/product-result-de-58127-0.html <br> http://www.wlw.de/rubriken/kupplungen.html <br>
