Neue hochdrehelastische Kupplungsbaureihe für große Hydraulikpumpen

23.04.2021
Mit der SINULASTIC stellt KTR eine neue Baureihe hochdrehelastischer Scheibenkupplungen vor, die für den Einsatz in dieselmotorischen Hauptantrieben für Stromgeneratoren (sogenannteGen-Sets), schweren Baumaschinen, Verdichtern, Getrieben und großen Hydraulikpumpen entwickelt wurde.
Neue hochdrehelastische Kupplungsbaureihe für große Hydraulikpumpen

Bild links: SINULASTIC-Bauform A; Bild rechts: SINULASTIC-Bauform B. (Bildquelle: KTR Systems GmbH)

In diesen Einsatzfeldern muss die Kupplungsbaureihe eine besonders drehweiche Elastizität aufweisen, um die vom Dieselmotor ausgehenden Vibrationen im Antriebsstrang zu entkoppeln.

Bei der als Scheibenkupplung mit radialem Lastpfad konzipierten SINULASTIC wird zwischen dem äußeren Flanschring und der Kupplungsnabe ein hochdrehelastisches Elastomer-Element eingesetzt, das die durch den Motor ins System eingebrachten Torsionsschwingungen dämpft, beziehungsweise den Betriebsbereich oberhalb der kritischen Drehzahl verlagert. Je nach Shore-Härte des Elastomers werden dabei Verdrehwinkel von 13° bis 18° erreicht.

Zu den Herausforderungen bei der Entwicklung dieser extrem drehweichen Kupplung gehörten die Berechnung des Werkstoffverhaltens bei Hyperelastizität sowie die Auswahl der Werkstoffe und der Verbindung der verschiedenen Kupplungselemente, ferner eine gezielte Modularität innerhalb der Baureihe. Auf der Basis von FEM-Berechnungen und Testreihen im KTR-Prüffeld in Rheine entschieden sich die Entwickler bei der SINULASTIC-Bauform „A“ für eine sinusförmige Außenkontur der Elastomerscheibe die, namensgebend für die neue Baureihe, besonders eng und formschlüssig in einen Flanschring eingreift. Jochen Exner, Innovationsmanager im KTR-Thinktank in Hilden: „Diese Formgebung hat sich als optimal erwiesen, um erstens die erforderlichen technischen Kennwerte auf kleinstem axialen Bauraum zu erreichen, zweitens die dauerhaft feste Verbindung von Elastomer und Flanschring unter den permanenten Wechselbelastungen und Drehzahlen sicherzustellen, und drittens eine im Rahmen der Lebensdauer bekannte Rissentwicklung in der Verzahnung des Elastomers selbst bei hoch dynamischen Anwendungen zu vermeiden. Hier haben wir deutliche Potentiale gefunden.“ Unterstützt wird das Konzept durch die Umsetzung und Herstellung des Anschlussflansches, der mit dem Elastomer formschlüssig verbunden ist. Hierbei handelt es sich um ein Schweißbauteil aus kaltgeprägtem Blech mit gelasertem, variabel adaptierbaren Anschlussflansch. Jochen Exner: „Diese sehr dimensionsstabile und leichte Konstruktion ermöglicht einen passgenauen Kontaktspalt und schafft zugleich die Voraussetzung für eine hohe Adaptionsvielfalt für den Anbau der Kupplung an die Schwungscheibe. Die somit glatte Kontaktfläche hat deutliche Vorteile gegenüber bekannten gegossenen und damit rauen Oberflächen von Aluminiumflanschen.“

Die SINULASTIC-Bauform „B“ verzichtet auf den äußeren Formschluss zwischen Elastomer und Flansch; stattdessen wird an der Außenseite ein tiefgezogener Winkelring direkt an die Elastomerscheibe vulkanisiert. Die Steckbarkeit der Kupplung wird durch die bekannte BoWex-Verzahnung auf der Innenseite des Elastomers erreicht. Jochen Exner weiter: „Bei dieser Bauform nutzen wir das breite Standardprogramm der BoWex-Naben und konnten damit das Maximaldrehmoment und die Versatzfähigkeit des Kupplungselementes auf gleichem Bauraum erhöhen. Sogar der Einsatz des hochdreheleatischen Scheibenelementes als Winkelgelenk im Antriebsstrang ist möglich, so dass wesentlich einfachere Konstruktionen in einer Vielzahl von Anwendungen ermöglicht werden.“

Insgesamt umfasst die SINULASTIC-Baureihe vier Bauformen, die trotz ihrer Einzelmerkmale hinsichtlich Anschlussgeometrie, Bauraum und technischer Daten vollständig kompatibel sind, so dass stets eine für die individuelle Antriebsaufgabe optimale Lösung bereitsteht. Die Baureihe ist zum Start in je neun Baugrößen für Nennmomente von 1.800 bis 25.000 Nm, sowie in verschiedenen Elastomer-Typen verfügbar.

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