Wat zijn de verschillen tussen de soorten aandrijfkoppelingen?
Aandrijfkoppelingen worden gebruikt om vermogens over te brengen van de ene naar de andere as. Hierbij hebben beide assen hetzelfde toerental en liggen ze in elkaars verlengde. Ze bestaan in vele varianten waardoor het soms lastig kan zijn om de juiste koppeling te selecteren. In dit blog leggen wij je de verschillen tussen de varianten uit.
Niet-schakelbare koppelingen
Het eerste onderscheid die je kunt maken is die tussen schakelbare en niet-schakelbare koppelingen. De niet-schakelbare koppelingen kom je in de praktijk het meest tegen. Niet-schakelbaar wil zeggen dat de twee assen steeds met elkaar zijn verbonden. Schakelbare koppelingen kunnen wel de verbinding in- of uitschakelen. Verderop in dit blog kom je daar meer over te weten. De niet-schakelbare koppelingen kun je ook weer verdelen in twee groepen, de flexibele en starre koppelingen.
Flexibele koppelingen
Koppelingen worden flexibel genoemd omdat ze in staat zijn om kleine afwijkingen in de uitlijning op te vangen. Deze afwijkingen kunnen ontstaan door bijvoorbeeld het doorbuigen van de assen of door niet in lijn staande assen. Hierdoor kunnen radiale, axiale of hoekfouten ontstaan. De maximale grootte van de afwijking die een koppeling kan opvangen vind je terug in de documentatie van de betreffende fabrikant.
Een variant van de flexibele koppeling is de torsiestijve koppeling. Torsiestijf betekent dat de beide koppelingshelften zonder hoekverdraaiing de kracht overbrengen. Je komt dit type koppeling tegen bij bijvoorbeeld servo-aandrijvingen.
Elastische koppelingen kun je nog onderverdelen in doorslagveilig en niet-doorslagveilig. Doorslagveilig houdt in dat na het wegvallen van bijvoorbeeld de tandkrans de metalen nokken elkaar raken. Hierdoor blijft de verbinding in stand. Bij niet-doorslagveilig is er dus geen verbinding meer na het wegvallen van het elastische element.
Voorbeelden van flexibele koppelingen:
Klauwkoppeling
Een klauwkoppeling is een elastische koppeling en bestaat uit twee naven en een elastisch element. De naven zijn voorzien van nokken die als het ware in elkaar grijpen. Tussen deze nokken zit een rubberen of kunststof trandkrans die het koppel overbrengt.
Dankzij de elasticiteit van het element kan de koppeling kleine uitlijnfouten opvangen. De naven en tandkransen zijn leverbaar in verschillende materiaalsoorten. Ook is er nog variatie in de hardheid van de tandkransen. Afhankelijk van het type koppeling en de grootte kan de tandkrans uit één of meerdere elementen bestaan.
Penkoppeling
Een penkoppeling bestaat uit twee naven waarvan het ene deel is voorzien van gaten en de andere van pennen die met rubber zijn bekleed. De beide delen vallen in elkaar en het koppel wordt door de pennen overgebracht. Het rubber zorgt hierbij voor de elasticiteit.
Bandkoppeling
Bandkoppelingen hebben een hoge elasticiteit. Ze bestaand uit twee naven waar een rubberen of polvurethaan band tussen gemonteerd zit.
Deze band vangt schokbelastingen op en kan relatief hoge uitlijnfouten corrigeren zonder extra slijtage tot gevolg. Een voordeel van dit type koppeling is dat je de band kunt vervangen zonder dat je de naven hoeft te demonteren van de assen. Deze koppeling is daarom ook erg onderhoudsvriendelijk.
Balgkoppeling
De balgkoppeling is een compacte koppeling. De torsiestijfheid zorgt voor een spelingsvrije overbrenging van het koppel. Hierdoor is een nauwkeurige positionering van de aandrijving mogelijk, ook bij hoge rotatiesnelheden.
De roestvast stalen balg tussen de twee naven zorgt ervoor dat de koppeling kleine uitlijnfouten kan opvangen.
Tandkoppeling
De tandkoppeling bestaat uit drie delen. Een koppelbus die is voorzien van een inwendige vertanding en twee koppelnaven die voorzien zijn van een uitwendig gebogen vertanding.
De koppelbus is van kunststof of metaal. Een tandkoppeling met een metalen bus kan bij een gelijke diameter een hoger koppel overbrengen dan met een kunststof bus. Doordat de beide naven hoekfouten op kunnen vangen kan deze koppeling ook kleine uitlijnfouten corrigeren.
Tandkoppelingen met een metalen bus hebben vaak smering nodig. De kunststof uitvoeringen zijn onderhoudsvrij. Door het ontbreken van een elastisch element worden koppelstoten en trillingen niet gedempt. Een voordeel is dat je ze kunt gebruiken voor grote koppels en toerentallen bij een beperkte inbouwruimte.
Lamellenkoppeling
De lamellenkoppeling is een flexibele en torsiestijve koppeling. De koppeling bestaat uit twee naven die met een lamellenpakket van (roestvast) verenstaal aan elkaar verbonden zijn. De koppeling is geschikt voor het overbrengen van hoge koppels bij hoge snelheden. Om grotere axiale afstanden te kunnen overbruggen kun je de lamellenkoppeling voorzien van afstandsbussen of spacers.
Starre koppelingen
Bij een starre koppeling liggen de te verbinden assen zuiver in één rechte lijn. De vaste koppeling zorgt voor een starre en torsiestijve verbinding. Dit betekent dat uitlijnfouten niet gecorrigeerd kunnen worden. Bij een kleine afwijking kunnen de koppeling, assen en lagers al te zwaar belast worden. Deze koppelingen worden vaak gebruikt voor het verlengen van een as.
Voorbeelden van starre askoppelingen:
Flenskoppeling
Een flenskoppeling bestaat uit twee naven Hierbij worden beide flenzen d.m.v. een bout-moer verbinding tegen elkaar gedrukt. Met dit type koppeling kun je twee assen met verschillende diameters met elkaar verbinden.
Klemkoppeling
Een klemkoppeling bestaat uit een of twee schalen. Met behulp van een bout-moer verbinding klem je deze schalen eenvoudig om de as.
Schakelbare koppelingen
Bij de schakelbare koppelingen kun je de verbinding tussen beide assen in- of uitschakelen. Bij veel koppelingen kan dit tijdens het draaien gebeuren en de wijze van schakelen is op meerdere manieren mogelijk.
Richtingsafhankelijke koppelingen
Vrijloopkoppeling
Een vrijloopkoppeling zorgt ervoor dat de draaibeweging maar in één richting wordt overgebracht. In de andere draairichting wordt de aandrijfas losgekoppeld van de aandrijving. Dit gebeurt ook wanneer de aandrijfas sneller gaat draaien dan de aandrijving.
Een voorbeeld van een toepassing is een lastwerktuig die moet uitlopen na het stopzetten van de aandrijfas. Een bekend voorbeeld van een vrijloopkoppeling zit in de achternaaf van een fiets. Als je vooruit trapt wordt het achterwiel aangedreven en als je stopt met trappen draait het wiel vrij rond.
Maximaalkoppelingen
Maximaalkoppelingen beschermen een aandrijving tegen overbelasting. Wanneer het maximale koppel over de ingestelde grens gaat verbreken ze de verbinding tussen de motoras en het aangedreven deel.
Slipkoppeling
Bij een slipkoppeling wordt het maximale koppel bepaald door schotelveren en een drukmoer. De de aandrukkingskracht van deze schotelveren zorgt ervoor dat de wrijvingsplaten tegen elkaar gedrukt worden.
Hierdoor ontstaat een verbinding waarmee het koppel wordt overgebracht. Bij een te grote belasting gaan deze platen slippen waardoor de aandrijving wordt beschermd. In de praktijk zie je vaak dat een slipkoppeling gecombineerd wordt met een kettingwiel.
Aanloopkoppelingen
Centrifugaalkoppeling
De centrifugaalkoppeling kom je vaak tegen bij gemotoriseerde voertuigen, bijvoorbeeld in de landbouw. Bij dit type koppeling zijn twee of meer koppelingsegmenten door middel van veren gespannen aan bijvoorbeeld een as.
Deze as is altijd direct verbonden met de motor. Om deze segmenten bevindt zich het koppelingshuis. Dit huis is weer gekoppeld aan de as van het aangedreven deel.
Wanneer de motor gaat draaien, dan draaien de segmenten mee. Als het toerental van de motor toeneemt zorgt de centrifugale kracht ervoor dat de koppelingsegmenten naar buiten uitzetten en in contact komen met het koppelingshuis. Door dit contact ontstaat wrijving waardoor het koppelingshuis en het aangedreven deel gaan draaien.
Het voordeel van dit type koppeling is dat een motor stationair kan draaien zonder het aan te drijven deel te laten draaien.
Bediende koppelingen
De bediende koppelingen zijn meestal voorzien van een lamellenpakket die zorgt voor de overbrenging. Bij het schakelen wordt deze lamellenpakket tegen elkaar aangedrukt zodat het koppel door wrijving wordt overgebracht. Dit schakelen kan op de volgende manieren gebeuren:
- Mechanisch
- Elektrisch
- Pneumatisch
- Hydraulisch
Vormgesloten, krachtgesloten en wrijvingsgesloten
Begrippen die je nog vaak kunt tegenkomen over aandrijfkoppeling zijn vormgesloten, krachtgesloten en wrijvingsgesloten. Dit heeft te maken met het soort verbinding die nodig is tussen de twee koppelingshelften om het koppel over te brengen.
Vormgesloten
Bij een vormgesloten koppeling wordt het koppel overgebracht door de vorm van de koppeling. Het koppel wordt omgezet in een drukbelasting op een vlak. Klauwkoppelingen en penkoppelingen zijn bijvoorbeeld vormgesloten koppelingen.
Krachtgesloten
Bij een krachtgesloten koppeling is een kracht nodig om de koppelingshelften bij elkaar te houden zodat het koppel overgebracht kan worden. Voorbeelden zijn de schakelbare lamellenkoppelingen en de flenskoppeling.
Wrijvingsgesloten
Bij een wrijvingsgesloten koppeling zorgt de wrijving voor het overbrengen van het koppel. Vaak is hier wel een kracht voor nodig om de wrijvingskracht in stand te houden, dus in die zin is een wrijvingsgesloten koppeling ook wel vaak een krachtgesloten koppeling.
Overzicht aandrijfkoppelingen
