Kupplungen und Bremsen

Question 1

Welche Hauptaufgaben haben Kupplungen in Wellenanlagen?

Answer 1

Verbindung von zwei Wellen bzw. Kraft- und Arbeitsmaschinen,

Übertragung von Leistung = Drehmoment und Drehzahl

Question 2

Welche erweiterten Aufgaben (zusätzlich zu den Hauptaufgaben) können Kupplungen in Wellenanlagen haben?

Answer 2

• Unterbrechung und Schließen des Leistungsflusses,
• Ausgleich eines Wellenversatzes,
• Beeinflussung der Dynamik des Antriebsstranges (z.B. Schwingungsdämpfung)

Question 3

Erläutern Sie den Begriff „Schlupf“ einer Kupplung (mit Skizze)

Answer 3

Unterscheidet sich die Antriebsdrehzahl n₁ und die Abtriebsdrehzahl n₂ einer Kupplung, so spricht man von Schlupf

s = Δ n / n₁ = (n₁ – n₂) / n₁

Question 4

Welche Wirkprinzipien werden für Kupplungen in der Regel eingesetzt?

Answer 4

• Kraftschluss
• Formschluss

Question 5

Aus welchen Gründen werden schaltbare Kupplungen verwendet?

Answer 5

• Anlauf von Antriebsmaschinen
• Drehmomentübertragung unterbrechen und wiederherstellen
• Drehmomente begrenzen und steuern
• Drehmomentübertragung auf eine Drehrichtung beschränken
• Drehmomente messen und regeln

Question 6

Was wird unter dem Begriff „Betätigen einer Kupplung“ verstanden und wie kann es erfolgen?

Answer 6

Unter Betätigen einer Kupplung wird das Aufbringen der zum Ein- und Ausschalten erforderlichen Kraft bezeichnet.

Damit wird eine Anpresskraft erzeugt oder aufgehoben.

Die Energie für die Betätigung von fremdbetätigten Kupplungen kann mechanisch, elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch aufgebracht werden.

Question 7

Welchen Einfluss hat das Wirkprinzip der Kupplung auf seine Schaltbarkeit?

Answer 7

• Formschlüssige Kupplungen können im Prinzip nur im Stillstand oder bei Drehzahlgleichheit der beiden Kupplungsseiten dauerhaft geschaltet werden.
• Kraftschlüssige Kupplungen können auch im Betrieb mit einer Drehzahldifferenz zwischen den beiden Kupplungsseiten zur Anwendung kommen.

Question 8

Skizzieren Sie die Wellenversatzarten, die durch Kupplungen ausgeglichen werden können.

Answer 8

Question 9

Welche Kupplungsbauformen können die Dynamik ihres Wellenstranges beeinflussen?

Welche Beeinflussung ist möglich?

Answer 9

Drehnachgiebige Kupplungen tragen in einem Antriebsstrang zur Stoßminderung, Verlagerung der kritischen Drehzahl und oder der Begrenzung der Ausschläge von Drehschwingungen bei.

Question 10

Wie ist die einfachst mögliche Bauform einer Kupplung aufgebaut (mit Skizze)?

Answer 10

Nicht schaltbare, starre Kupplungen

Question 11

Skizzieren Sie den Aufbau einer einfachen Klauenkupplung.

Answer 11

Question 12

Welche Aufgabe hat eine Kardanwelle? Wie ist eine Kardanwelle prinzipiell aufgebaut? (mit Skizze)

Answer 12

Kardanwellen sind eine Sonderform der nichtschaltbaren, ausgleichenden Kupplungen und können einen großen Wellenversatz sowie Längenversatz ausgleichen. (Skizze siehe Skript)

Question 13

Wodurch können schaltbare Kupplungen betätigt werden?

Answer 13

• Mechanisch,
• elektromagnetisch,
• hydraulisch
• pneumatisch

Question 14

Nach welchem Wirkprinzip arbeiten Scheibenkupplungen?

Answer 14

Scheibenkupplungen sind kraftschlüssige Kupplungen, die im Allgemeinen schaltbar ausgeführt sind.

Question 15

Wie kann sich der Aufbau von Scheibenkupplungen unterscheiden?

Answer 15

• Einscheiben- und Mehrscheibenkupplungen
• Nasse und trockene Kupplungen

Question 16

Erläutern Sie den Aufbau und die Funktionsweise einer Einscheibenkupplung.

Answer 16

Bei Einscheibenkupplungen wird eine Druckplatte durch Federkraft gegen eine axial verschiebbare Scheibe gepresst.

Die auf der Antriebswelle sitzende Druckplatte nimmt auf diese Weise die Kupplungsscheibe kraftschlüssig mit und treibt die Abtriebswelle an.

Reibbeläge auf beiden Seiten der Kupplungsscheibe übertragen das Drehmoment.

Beim Auskuppeln wird die Kupplungsdruckplatte mithilfe des Ausrückers und der Ausrückgabel von der Kupplungsscheibe abgehoben.

Question 17

Welche Aufgaben haben schaltbare, drehmomentbetätigte Kupplungen?

Answer 17

Die Aufgabe der schaltbaren, drehmomentbetätigten Kupplungen ist, Maschinen oder wichtigen Antriebsteile vor Überlast beim Anlaufvorgang oder Dauerbetrieb zu schützen.

Question 18

Welche Bauformen von schaltbaren, drehmomentbetätigten Kupplungen gibt es und wozu werden sie überwiegend eingesetzt?

Answer 18

Diese s.g. Sicherheitskupplungen können in zwei Gruppen => formschlüssig und kraftschlüssig unterteilt werden.

Question 19

Welche Aufgaben haben schaltbare, richtungsbetätigte Kupplungen?

Answer 19

Diese s.g. Freiläufe oder Überholkupplungen erlauben eine Drehmomentübertragung nur in eine Richtung, d.h. in die andere Richtung können diese Kupplungen frei durchdrehen.

Sie können somit als Rücklaufsperre oder auch als Überholsperre eingesetzt werden.

Question 20

Nennen Sie drei Anwendungsbeispiele für schaltbare, richtungsbetätigte Kupplungen.

Answer 20

• Freilauf bei Fahrradantrieben,
• Spanngutverschlüsse,
• Getriebe von Hubzügen

Question 21

Welche Vorteile bieten elektromagnetische Kupplungen gegenüber mechanisch betätigten Kupplungen?

Answer 21

Magnetkupplungen lassen sich einfach (fern-)steuern.

Question 22

Welche Aufgaben sollen Bremsen erfüllen?

Answer 22

• Abbremsen einer rotierenden Welle (bzw. linear bewegter Komponenten)
• Belastung einer Antriebsmaschine durch ein Gegenmoment
• Festhalten eines Systems in Ruhestellung

Question 23

Welche Bauformen von Bremsen gibt es? (Unterscheidung nach Wirkflächen)

Answer 23

• Backenbremse
• Scheibenbremse, Lamellenbremse
• Bandbremse
• Trommelbremse
• Kegel- und Konusbremse

Question 24

Erläutern Sie den prinzipiellen Aufbau von Scheibenbremsen.

Answer 24

Die Scheibenbremse weist eine auf der Nabe des Rades mitlaufende Metallscheibe auf an die zum Bremsen hydraulisch mithilfe von Bremskolben oder - zangen Bremsklötze/Bremsbeläge gepresst werden die beidseitig auf die Scheibe einwirken.

Diese sind im sogenannten Bremssattel angebracht je nach Konstruktion unterscheidet man zwischen Ein- und Mehrkolbensätteln sowie zwischen Fest- und Schwimmsattelbremsen.

Question 25

Erläutern Sie den prinzipiellen Aufbau von Bandbremsen. Wo werden Bandbremsen auf Schiffen beispielsweise eingesetzt?

Answer 25

Eine Bandbremse (Außentrommelbremse) ist eine mechanische Bremse, bei der ein Band um eine Trommel geschlungen wird.

Das Band kann ein Stahl-, Textil- oder Lederband, aber auch ein Seil oder ein profiliertes Band ähnlich einem Keilriemen sein.

Dabei wird jeweils ein Ende an einem Festpunkt befestigt und am anderen Ende durch ein Gewicht, eine Feder oder eine mechanische Zugeinrichtung belastet.

Im Schiffbau werden diese Bremsen als bei Winden und zur Fixierung der Antriebswelle eingesetzt.

Question 26

Erläutern Sie den prinzipiellen Aufbau von Trommelbremsen.

Answer 26

Die Trommelbremse verfügt über ein zylinderförmiges umlaufendes Gehäuse (Trommel) an das beim Bremsen innen- oder außenliegende feststehende Bremsbacken gepresst werden.

Die Betätigung der Bremsbacken erfolgt entweder über Hydraulikzylinder innerhalb der Trommel oder über sich drehende Exzenterbolzen von außen.