Kran-Kupplung
Eine Kupplung ist ein mechanisches Bauteil, das zwei Wellen so verbindet, dass sie sich gemeinsam drehen und Bewegung sowie Drehmoment übertragen können. Bei der Kraftübertragung mit hohen Drehzahlen und unter hoher Belastung dient die Kupplung zudem der Dämpfung und Verbesserung der dynamischen Eigenschaften des Wellensystems. Sie besteht aus einem linken und einem rechten Teil, die jeweils mit der Antriebswelle bzw. der Abtriebswelle verbunden werden (und somit Kraftquellen wie Getriebe und Motoren anschließen). Üblicherweise wird eine Kraftmaschine mittels einer Kupplung mit der Arbeitsmaschine verbunden.
Krantrommelgetriebekupplung
Krantrommelkupplungen sind die am weitesten verbreiteten Ausgleichskupplungen in Kranfahrwerken. Jede Kupplung besteht aus einem Innenzahnring und einer geflanschten Außenzahnkupplung mit gleicher Zähnezahl. Das Drehmoment wird durch den Eingriff der Innen- und Außenverzahnung übertragen. Das gängigste Profil ist der ballige Zahn, dessen Außenfläche als Teil einer Kugel mit Mittelpunkt auf der Zahnradachse bearbeitet ist. Das dadurch entstehende Zahnflankenspiel ermöglicht einen größeren Winkelversatz und erhöht die Drehmomentkapazität.
Betriebsbedingungen
- Temperatur: −20 °C bis 80 °C
- Geeignet für kontinuierliche Vorwärts-Rückwärts-Rotation bei mittleren bis hohen Drehzahlen; in staubigen Umgebungen sind zuverlässige Abdichtung und regelmäßiges Nachfetten erforderlich.
- Nicht geeignet für große Winkelabweichungen, Vibrationsdämpfung, präzise spielfreie Positionierung oder stark korrosive Anwendungen ohne Schutz.
Hauptmerkmale
- Sowohl der innere als auch der äußere Zahnkranz weisen ein Evolventen-Zahnprofil auf; die Zahnflanken sind einsatzgehärtet und auf eine Oberflächenhärte von 58–62 HRC abgeschreckt, wodurch die Kupplung erheblichen Stoßbelastungen standhält.
- Das gekrönte Profil gewährleistet den Kontakt über die gesamte Zahnfläche und gleicht größere Winkel- und Radialfehlstellungen aus; die gemessene Winkelkompensation erreicht 1,5°. Die Konstruktion ist kompakt, mit kleinem Kurvenradius und hoher Übertragungseffizienz.
- Durch die gekrümmte Zahnflanke ergibt sich eine größere Kontaktfläche, sodass eine ballige Zahnkupplung bei gleicher Größe mehr Drehmoment überträgt; im Vergleich zu einer geradverzahnten Kupplung ist ihre Drehmomentkapazität um 20%–30% höher, was einen zuverlässigeren Betrieb ermöglicht.
Anwendungen
Im Betrieb führt die relative Wellenbewegung zu einem periodischen axialen Gleiten der ineinandergreifenden Zähne, was Zahnflankenverschleiß und Leistungsverlust verursacht. Krantrommelkupplungen benötigen daher eine effektive Schmierung und Abdichtung. Sie eignen sich für langsam laufende, hochbelastete Antriebe, die hohe Drehmomente übertragen, erhebliche relative Verschiebungen tolerieren und bei der Montage keine präzise Ausrichtung erfordern.
Typische Einsatzorte sind die Verbindung zwischen der Abtriebswelle des Reduziergetriebes und der Hubtrommel bei Brücken- und Portalkranen der Betriebsklasse M5 und höher sowie Gelenke in den langen Antriebswellen von Brückenfahrwerken.
Crane Oldham Kupplung
Die am weitesten verbreitete Variante sind Oldham-Kupplungen aus Metall für Krane. Sie bestehen aus zwei Kupplungshälften mit Nuten an den Stirnflächen und einer Zwischenscheibe mit senkrecht zueinander stehenden Zungen auf gegenüberliegenden Seiten. Durch das Gleiten der Scheibe in den Nuten gleicht die Oldham-Kupplung radiale und winklige Fluchtungsfehler sowie geringe axiale Verschiebungen aus und gewährleistet so eine spielfreie oder spielarme Wellenverbindung.
Betriebsbedingungen
- Temperatur: −20 °C bis 70 °C
- Geeignet für niedrige Drehzahlen bis zu 250 U/min bei gleichmäßiger Belastung.
- Nicht geeignet für hohe Geschwindigkeiten, häufige abrupte Richtungswechsel oder Umgebungen mit strengen Anforderungen an Geräuschentwicklung und Sauberkeit.
Hauptmerkmale
- Jede Kupplungshälfte ist mittels einer Keilnut oder Klemmvorrichtung auf ihrer Welle befestigt und weist an ihrer Stirnfläche eine profilierte Radialnut zur Aufnahme der Zwischenscheibe auf. Diese kompakte Bauweise zeichnet sich durch geringe radiale Abmessungen aus und eignet sich für beengte Einbausituationen.
- Da die Kraftübertragung rein mechanisch und ohne elastomere Elemente erfolgt, ist der Wirkungsgrad der Kraftübertragung hoch und übersteigt typischerweise 98%.
- Die Kupplung eliminiert zusätzliche Zwischenwellenlasten, die bei der automatischen Motorsteuerung auftreten können, verteilt die Lasten gleichmäßiger auf die Arbeitsflächen, überträgt ein beträchtliches Drehmoment und bietet einen gewissen Überlastschutz.
Anwendungen
Dank ihrer hohen Torsionssteifigkeit und des Ausgleichs von Fluchtungsfehlern können Oldham-Kupplungen für Krane Wellen mit hohem Drehmoment und niedriger Drehzahl verbinden. Sie eignen sich auch für Antriebe, die einen ruhigen Lauf, moderate Drehzahlen oder Positioniergenauigkeit erfordern.
Typische Anwendungsgebiete sind die Brücken- und Laufkatzenfahrwerke von Brücken- und Portalkranen der Betriebsklasse M3 und darunter sowie säulenmontierte Auslegerkrane.
Flexible Bolzenkupplung für Krane
Flexible Bolzenkupplungen von Crane verbinden zwei Kupplungshälften mit nichtmetallischen, elastischen Bolzen, die in den Flanschbohrungen sitzen. Die Bolzen, üblicherweise aus Nylon gefertigt, übertragen ein relativ hohes Drehmoment, bieten aber nur einen begrenzten Ausgleich für Wellenfluchtungsfehler.
Betriebsbedingungen
- Temperatur: −20 °C bis 70 °C
- Geeignet für Motor-Getriebe-Antriebe, Pumpenaggregate und häufige Start-Stopp-Zyklen.
- Nicht beständig gegen Öl- oder Lösungsmittel-Eintauchen, Alterung bei hohen Temperaturen oder Versprödung des Nylons bei niedrigen Temperaturen; nicht für sehr hohe Drehmomente geeignet.
Hauptmerkmale
- Die Konstruktion mit den elastischen Stiften ist einfach, leicht herzustellen und schnell zu demontieren. Die Nylonstifte können durch Entfernen der Halteplatte ausgetauscht werden, ohne dass eine der Kupplungshälften bewegt werden muss.
- Die Stifte bestehen üblicherweise aus Nylon 6, einem selbstschmierenden Material, das keine externe Schmierung benötigt und den Arbeitsbereich sauber hält, allerdings relativ laut ist.
- Bei einem gegebenen Drehmoment ist sein Drehdurchmesser im Allgemeinen kleiner als der einer Zahnkupplung, was ihm eine kompakte Größe und ein geringes Gewicht verleiht, sodass er Zahnkupplungen in vielen Anwendungen teilweise ersetzen kann.
Anwendungen
Im Betrieb werden die Bolzen sowohl geschert als auch gestaucht. Obwohl die Scherkraft gering ist, ist die Betriebssicherheit eingeschränkt; flexible Bolzenkupplungen für Krane sind daher eher für Antriebe mit mittlerer Drehzahl und moderaten Anforderungen als für Schwerlast- oder Hochgeschwindigkeitsanwendungen geeignet.
Es wird häufig in den Fahrwerken von Brücken- und Portalkränen unterhalb der Betriebsklasse M4 eingesetzt.
Kran-Universalgelenkkupplung
Die gebräuchlichste Kreuzgelenkkupplung für Krane ist das Kardangelenk, das aus zwei Jochen, einem Kreuzlager und einer festen Welle besteht. Seine Kreuzlagerkonstruktion ermöglicht einen beträchtlichen Winkel zwischen den Wellen – typischerweise 35°–45° – und gleicht relative Wellenverschiebungen während des Betriebs aus, einschließlich axialer und winkliger Fehlausrichtung.
Betriebsbedingungen
- Temperatur: Standardmäßig −20 °C bis 120 °C, mit kundenspezifischer Tieftemperaturanpassung bis zu −40 °C
- Wird für die Kraftübertragung bei sich kreuzenden Wellen verwendet; ein einzelnes Gelenk arbeitet mit nicht konstanter Geschwindigkeit, während eine Anordnung von zwei Gelenken mit konstanter Geschwindigkeit arbeitet.
- Nicht geeignet für hohe Drehzahlen in Verbindung mit großen Winkeln, schlecht geschmierten Bedingungen oder für Präzisionssynchronantriebe.
Hauptmerkmale
- Das Kreuzgelenk zeichnet sich durch eine kompakte und rationelle Bauweise, eine hohe Gesamttragfähigkeit und verbesserte Sicherheit bei längerem Betrieb aus.
- Durch die hohe Tragfähigkeit wird ein höheres Drehmoment übertragen, was es besonders effektiv für Maschinen macht, bei denen der Drehdurchmesser begrenzt ist, da es eine gleichmäßige Kraftübertragung ermöglicht.
- Mit einem Wirkungsgrad der Kraftübertragung von bis zu 981 T/m steigert es die Produktivität und trägt zur Energieeinsparung bei.
Anwendungen
Da ein einzelnes Kreuzgelenk aufgrund seiner räumlichen Viergelenkkonstruktion momentane Winkelgeschwindigkeitsschwankungen erzeugt, verwenden hochpräzise Antriebe typischerweise eine Doppelkreuzgelenkkonfiguration. Dank ihrer Fähigkeit, hohen Drehmomenten und Drehzahlen standzuhalten, eignet sie sich für Schwerlast- oder Hochgeschwindigkeitsantriebe.
Kreuzgelenkkupplungen für Krane werden häufig an den Langstrecken-Antriebswellen von Brücken- und Portalkranen mit hoher Tragfähigkeit eingesetzt. Sie eignen sich auch für Antriebe, die einen großen Winkelausgleich erfordern.
Auswahlparameter für Krankupplungen
| Parameter | Krantrommelgetriebekupplung | Crane Oldham Kupplung | Flexible Bolzenkupplung für Krane | Kran-Universalgelenkkupplung |
|---|---|---|---|---|
| Nenndrehmoment | 100–250.000 N·m | 16–10.000 N·m | 10–20.000 N·m | 500–500.000 N·m |
| Winkelkompensation | ≤ 1,5° | ≤ 0,6°–0,7° | ≤ 2° | ≤ 15° |
| Dämpfungskapazität | Keiner | Keiner | Stark | Keiner |
| Schmierung erforderlich | Fett | Fett | Keiner | Fett |
| Typische Anwendungen | Getriebetrommel, lange Getriebewellen | Langsam laufende Trommeln, kurze Antriebe mit großer Ausrichtungsabweichung | Motor-Getriebe | Große Spannweite, lange Schächte |
| Ersatzzyklus | 3–5 Jahre | 1–3 Jahre (Scheibenreibung) | 1–1,5 Jahre (Nylonnadeln) | 2–4 Jahre (Kreuztragezeit) |
Sicherer Betrieb von Krankupplungen
Da die Kupplung zwischen allen Fahrwerkskomponenten sitzt, beeinflusst sie unmittelbar den normalen Betrieb des gesamten Krans. Folgende Punkte sind im Betrieb zu beachten:
- Die Kupplung darf keine Achsenverkippung oder radiale Verschiebung über die zulässigen Grenzen hinaus aufweisen, um ihre Übertragungsfunktion zu erhalten.
- Es dürfen keine Schrauben locker sein oder fehlen.
- Zahnrad- und Oldham-Kupplungen müssen regelmäßig geschmiert werden – typischerweise alle 2–3 Monate mit Fett –, um starken Verschleiß und damit verbundene schwerwiegende Folgen zu verhindern.
- Die Zahneingriffslänge einer Zahnkupplung darf nicht weniger als 70% der Zahnbreite betragen, und ihr axiales Spiel darf 5 mm nicht überschreiten.
- Risse sind nicht zulässig; falls ein Riss auftritt, muss die Kupplung ausgetauscht werden.
- Die Kupplungskeile müssen fest sitzen und dürfen nicht locker sein.
- Bei einer Zahnkupplung gilt Folgendes: Wenn der Verschleiß der Zahndicke bei Hubmechanismen 15% der ursprünglichen Zahndicke oder bei Fahrmechanismen 25% überschreitet oder wenn ein Zahn gebrochen ist, muss die Kupplung als unbrauchbar erklärt werden.
- Die elastischen Ringe von Stiftkupplungen und die Dichtungen von Zahnkupplungen müssen umgehend ersetzt werden, wenn sie beschädigt oder gealtert sind.
Die Krankupplungen der Serie DGCRANE werden aus hochwertigen Materialien und nach strengen Produktionsstandards gefertigt. Sie erfüllen nicht nur vielfältige Anforderungen an Drehmoment und Fluchtungskompensation, sondern reduzieren auch ungeplante Ausfallzeiten durch Getriebeschäden. Ob Sie schwingungsdämpfende elastische Kupplungen oder Kreuzgelenke mit großem Winkel benötigen – die Krankupplungen der Serie DGCRANE bieten konstante Leistung und sind somit die ideale Wahl für eine stabile und langfristige Kraftübertragung in Kranen.
