Produkte:2015-04-15


Elastische Puffer in Reihenschaltung machen TSCHAN TNR einstellbar

Elastische Puffer in Reihenschaltung machen TSCHAN TNR einstellbar

RINGFEDER POWER TRANSMISSION stellt neuartige, nichtschaltbare Wellenkupplung vor.

Mit der TSCHAN TNR präsentiert RINGFEDER POWER TRANSMISSION ein neues Wirkmodell für hochelastische Kupplungen. Im Gegensatz zu üblichen drehelastischen Wellenkupplungen, ermöglicht die TNR durch Einstellbarkeit einen sanfteren Anlauf und ein drehschwingungsoptimiertes Laufverhalten. Zwischen Verbrennungsmotor und beispielsweise einem Verteilergetriebe montiert, ist die neuartige, nichtschaltbare Kupplung nicht nur ideal für mobile Baumaschinen wie Bagger, Kräne, Schlepper oder Radladern sondern darüber hinaus auch perfekt geeignet auf allen Gebieten der Energiegewinnung mit Verbrennungsmotoren – unter andrem für Notstromaggregate oder mobile Stromerzeuger.

Kupplungs-Steifigkeit bestimmt niedrigste Eigenfrequenz
Beim Einsatz von Verbrennungskraftmaschinen wie den oft verwendeten Dieselmotoren, kommt es zu dynamischen Anregungen im Antriebsstrang. Diese wirken sich durch Drehschwingungen aus und sind bedingt durch die periodische Anregung der Gas- und Massenkräfte. Das reale dynamische Verhalten eines Antriebsstrangs kann mathematisch durch eine Verkettung von Massenträgheitsmomenten, Dämpfungen und Steifigkeiten nachgebildet werden. Bei welchen Frequenzen, also Drehzahlen, die Störungen auftreten, ist abhängig von den Steifigkeiten und den Massenträgheitsmomenten des gesamten Antriebstranges. Die Lage der niedrigsten Eigenfrequenz wird dabei durch die geringste Steifigkeit – somit signifikant von der verwendeten Kupplung – und der Verteilung der Massenträgheitsmomente der rotierenden Bauteile bestimmt. Wenn Anregungsfrequenz und Eigenfrequenz zusammentreffen, treten unvermeidbare Resonanzdrehzahlen auf. Durch die gezielte Einstellung der Massenträgheitsmomente und der Kupplungssteifigkeit können diese aus dem Betriebsdrehzahlbereich in unkritische Bereiche verschoben werden.

Ein bekanntes Beispiel für das beschriebene Wirkverhalten ist das Schwungrad am Dieselmotor. Auf Grund des zusätzlichen Massenträgheitsmomentes sorgt es für eine Homogenisierung des Drehmomentverlaufes. Da Schwungräder aber auf den Brennstoffverbrauch und die Laufgüte, also auf den Verbrennungsprozess ausgelegt werden, ist die Beeinflussung der Resonanzstellen an der Antriebsseite durch ein zusätzliches Massenträgheitsmoment nicht sinnvoll. In der Praxis haben sich elastische Kupplungen mit entsprechend geringen Steifigkeiten als ideale „Problemlöser“ in diesem Szenario behauptet.

Gleichbleibende äußere Abmessungen
Genau hier setzt das Modell der neuen TSCHAN TNR aus dem Hause RINGFEDER POWER TRANSMISSION an. Den größten Einfluss auf die beschriebenen Resonanzstellen hat aufgrund ihrer geringen Steifigkeit die Wellenkupplung. Die Besonderheit bei der Entwicklung des neuen Konzepts ist, dass die Kennwerte der Kupplung bei gleichbleibenden äußeren Abmessungen in einer großen Bandbreite und mit geringem Aufwand verändert werden können. Durch die räumliche Trennung und die damit verbundene Reihenschaltung elastischer Puffer wird die TNR Kupplung „einstellbar“. Nötig ist dafür lediglich die geschickte Kombination der zur Verfügung stehenden Elastomere auf einer inneren und einer äußeren Pufferebene. So kann die Steifigkeit einfach und optimal auf den Antriebsstrang abgestimmt werden.

Häufig steht pro Kupplungstyp und Baugröße nur eine eng begrenzte Auswahl an Übertragungselementen zur Verfügung, die zudem oft fest mit der Nabe verbunden sind. Es mussten Kompromisse beim Drehschwingungsverhalten gemacht werden. Durch Einsatz der TSCHAN TNR lassen sich jetzt die Eigenschaften der Kupplungen dynamisch mit geringem Aufwand verändern.

Hintergrund/Autoren
Die TNR ist die neuste Entwicklung unter dem Label TSCHAN. Das Unternehmen mit Standort Neunkirchen gehört seit 2014 als vierte Marke zur RINGFEDER POWER TRANSMISSION GMBH. Für die Entwicklung der neuen hochelastischen Kupplungen zeichnen Norbert Telaar, Kopf des Produktmanagements für das Gesamtportfolio, und Entwicklungsingenieur Simon Graf verantwortlich. Telaar (Jahrgang 1959) studierte Allgemeinen Maschinenbau mit dem Schwerpunkt Schwingungstechnik an der Uni Duisburg und wechselte bereits 1998 nach verschiedenen anderen Stationen zur damaligen TSCHAN GMBH. Simon Graf (Jahrgang 1984) hat einen Master in Mechanical Engineering.

Die entscheidende Idee
„Während meiner Tätigkeit als Ingenieur im Bereich der Forschung und Entwicklung für RINGFEDER POWER TRANSMISSION stolperte ich immer wieder über die Problematik, Kupplungen für Antriebsstränge auszuwählen, die zum Drehschwingungsverhalten der Anlage passten“, erzählt Simon Graf die Entwicklungsgeschichte der TNR. „Es müssen häufig Kompromisse eingegangen werden, denen eine aufwändige Auslegungen vorangeht“, bestätigt auch der Strategische Produktmanager Norbert Telaar. Aus dieser Beobachtung wurde die Idee geboren eine Kupplung zu entwickeln, bei der die Steifigkeit in weiten Bereichen einstellbar ist. „Die elastischen Elemente seriell anzuordnen und so die daraus entstehende Variabilität zu nutzen, war der entscheidende Ansatz“, sagt Graf.

Auf Herz und Nieren geprüft
Zunächst betrachtete man die gegebenen Problemstellungen bei der Abstimmung von Antriebssträngen. Aus den Erkenntnissen entwickelten die RINGFEDER-Ingenieure einen Konzeptentwurf und erste Prototypen, die auf dem eigenen dynamischen Prüfstand auf Herz und Nieren getestet wurden. Beeindruckt von den ersten Ergebnissen, genehmigte die Geschäftsführung die kostenintensive weitere Entwicklung. Detailkonstruktionen und Simulationen wurden erstellt. weitere Tests auf dem Verspannprüfstand der Universität Bayreuth durchgeführt. Nach der Auskonstruktion mussten noch die mathematischen Zusammenhänge zwischen den einzelnen Ebenen und den darauf zum Einsatz kommenden Elastomeren genau hergeleitet und durch weitere Versuche Nachweise für die Richtigkeit der Berechnungen erbracht werden. „Heute sind wir in der Lage bei bekannten Materialkennwerten unterschiedliche Elastomere in unsere Auswahl einzubeziehen und eine schnelle Realisierung zu garantieren“, betont Norbert Telaar.


download: Fachartikel TNR


Mehr Informationen zu RINGFEDER Flanschkupplungen und den Produkten der RINGFEDER POWER TRANSMISSION GMBH sind auch im Internet unter http://www.ringfeder.com

Über RINGFEDER POWER TRANSMISSION GMBH:
Die RINGFEDER POWER TRANSMISSION GMBH gehört zu den führenden Herstellern von hochwertigen Komponenten im Bereich Antriebs- und Dämpfungstechnik. Das breit gefächerte Angebot des Global Players gliedert sich in vier Produktbereiche. Unter der Marke GERWAH entwickelt man hochpräzise Kupplungen für den Einsatz in der Antriebs- und Fördertechnik. Der Produktbereich RINGFEDER steht für innovative Spannverbindungen und Dämpfungselemente – auch maßgeschneidert nach Kundenwunsch. Mit der Marke ECOLOC bietet das Unternehmen darüber hinaus kostengünstige Alternativen für den Standardeinsatz. Seit 2014 ergänzt TSCHAN das Sortiment. Unter der Traditionsmarke werden nicht schaltbare elastische, hochelastische und drehstarre Wellenkupplungen im höheren Drehmomentbereich vertrieben. Dank internationaler Tochtergesellschaften und globaler Vertretungen profitieren Kunden auf der ganzen Welt vom Know-how der RINGFEDER-Gruppe. Thomas Moka führt in seiner Funktion als CEO die nationalen und internationalen Geschäfte.