Starre Kupplungen

Hülsenkupplung

Die Hülsenkupplung ist eine recht einfache Kupplung. Sie besteht aus einer über die freien Welleneden geschobenen Hülse. Zur Fixierung wird die Hülse auf beiden Wellen mit einem Stift befestigt. Als Stift werden oft Kegelstifte verwendet, da sie durch den selbsthemmenden Kegel nicht weiter gesichert werden müssen. Eine Demontage ist ebenfalls leicht möglich. Eine weitere Möglichkeit sind Kerbstifte, sie haben den Vorteil in zylindrische Bohrungen eingeschlagen werden zu können bei gleichzeitiger Rüttelfestigkeit.
Als alternative für ganz einfache Kupplungsvarianten können auch Gewindestifte eingesetzt werden.

• einfache Montage
• nicht für stoßhafte und wechselnde Belastung
• zur Übertragung axialer Kräfte geeignet
• für kleine Drehmomente und geringe Drehzahl

Scheibenkupplung

Auf jedem Wellenende ist eine Flanschnabe(Scheibe) befestigt. Beide Elemente werden miteinander verschraubt. Für den Richtigen Sitz sorgt ein Zentrieransatz zwischen den beiden Scheiben. Scheibenkupplungen sind nach DIN 116 genorm. Die Wellen müssen absolut fluchten und in unmittelbarer Nähe müssen die Wellen gelagert sein. Es gibt drei Ausführungen:

• Form A: horizontale Ausführung bei gleichem Wellendurchmesser
• Form B: horizontale Ausführung mit unterschiedlichem Wellendurchmesser
• Form C: vertikale Ausführung mit einer Ausdrehung für Axialdruckscheiben nach DIN 28135

• einfache Montage
• für stoßhafte und wechselnde Belastung, axiale Kräfte sowie Biegebeanspruchung geeignet
• für hochbenspruchte Wellen lieferbar bis 1.450.000 Nm
• für Wellen bis 500 mm
  
• Drehzahl bei DWelle = 25: 6850 1/min; bei DWelle = 500: 750 1/min

Geteilte Schalenkupplung

Schalenkupplungen bestehen aus zwei gleichen Halbschalen. Sie werden mit Schrauben um die beiden Wellenenden verspannt. Eine Schalenkupplung ist leicht zu montieren da kein Bauteil über die Welle geschoben werden muß, sondern von außen aufgesetzt wird. Auch die Demontage ist recht einfach da bei evtl. Passungsrost nach lösen der Schrauben die beiden Halbschalen einfach von der Welle genommen werden können. Die Wellenenden müssen genau fluchten und gelagert sein. Die beim Betrieb wirkende Fliehkraft wirkt der Vorspannkraft der Schrauben entgegen, daher sind die max. Drehzahlen kleiner als z.B. bei einer Scheibenkupplung.
Schalenkupplungen sind nach DIN 115 genormt. Sie haben im Gegensatz zu der dargestellten Kupplung außen Rippen. Die abgebildete Version hat den Vorteil das sie außen glatt ist. Sie ist aber nicht genormt.

Schalenkupplungen DIN115 werden in Stahl- oder Grauguß gegossen und gibt es in folgenden Ausführungen:

• Form A: horizontale Ausführung bei gleichem Wellendurchmesser
• Form AS: wie A mit Stahlblechmantel
• Form B: horizontale Ausführung mit unterschiedlichem Wellendurchmesser
• Form BS: wie B mit Stahlblechmantel
• Form C: vertikale Ausführung mit einer Ausdrehung für eine axiale Sicherung
• Form CS: wie C mit Stahlblechmantel

• einfache Montage
• Wellentoleranz h9
• für stoßartige und wechselnde Belastung, axiale Kräfte
• für Wellen lieferbar bis 80.000 Nm
• für Wellen bis 220 mm
  
• Drehzahl DIN115 bei DWelle = 25: 1700 1/min; bei DWelle = 220: 580 1/min
• Drehzahl glatte Ausführung max. 4000 1/min

Starre Wellenkupplung geklemmt (Schalenkupplung einteilig)

Bei der starren Wellenkupplung handelt es sich um ein längs geschlitztes Rohr das um die beiden zu koppelnden Wellenenden geklemmt wird. Bei dieser Kupplung muß eine Wellen demontiert werden um die Kupplung auszubauen. Die starre Wellenkupplung hat gegenüber der geteilten Schalenkupplung den Vorteil, dass sie torsionssteifer ist. Die durch die Nachgiebigkeit der Klemmschrauben treten bei der zweitiligen Kupplung kleineste Bewegungen zwischen Welle und Kupplung auf.
Diese Wellenkupplung eignet sich nur zum Verbinden gleicher Wellendurchmesser.

• Wellentoleranz h9
• für stoßartige und wechselnde Belastung, axiale Kräfte
• für Wellen lieferbar bis 2250 Nm
• für Wellen bis 50 mm
  
• Drehzahl glatte Ausführung max. 4000 1/min
• erhältlich in Stahl, Aluminium und Edelestahl

Wellenkupplung mit Konus

Die Konuswellenkupplung besteht aus einen Verbindungsrohr bei dem auf der Mantelfläche auf beiden Enden ein Konus ist. Die beiden Konusringe mit dem passenden Innenkonus werden mit Spannschrauben auf den jeweiligen Konus gezogen und lassen die Innenbohrung des Rohres schrumpfen. Die Wellenkupplung ist vom Aufbau eine langgezogene Schrumpfscheibe. Im Handel sind auch Konus Wellenkupplungen bei denen die beiden Klemmringe miteinander verschraubt sind ohne den mittleren Steg der Hülse.

• Wellentoleranz h6
• für stoßartige und wechselnde Belastung, axiale Kräfte
• für Wellen lieferbar bis 465.000 Nm
• für Wellen bis 220 mm
  
• Axialkraft bis 3400 kN

Wellenkupplung mit zwei Schrumpfscheiben

Hier ist eine Verbindungshülse mit jeweils einer Schrumpfscheibe auf jeder Seite mit den zu verbindenden Wellen verspannt.

• Wellentoleranz h6
• für stoßartige und wechselnde Belastung, axiale Kräfte
• für Wellen lieferbar bis 1.600.000 Nm
• für Wellen bis 420 mm
  
• Axialkraft bis 7600 kN

Kupplung mit Kreisbogen-Stirnverzahnung

In die Stirnseite der Verbindungswellen werden stirnseitig Kreisbogennuten gefräst, so dass eine Schar aus Nuten und Stegen entsteht. Die Stege der einen Stirnseite passen in die Nuten des anderen Bauteiles. Die Nut bzw. der Steg die durch das Zentrum der Wellen führt hat die Form von einem "S". Die Nuten werden beidseitig mit einem Schägungswinkel von 2° versehen, so dass bei der Montage eine spielfreie Verbindung entsteht. Die Verzahnung wird Schürmann Verzahnung genannt und ist nach dem Erfinder Prof.Dr. Erich Schürmann benannt.
Die Verzahnung lässt sich leicht durch fräsen herstellen und erlaubt auf kleinem Bauraum eine hohe Übertragun von Drehmomenten. Hohe Querkäfte werden ebenfalls problemlos übertragen.
Die Wellen sind eindeutig fixiert und können 180 ° auf Umschlag wiederholgenau montiert werden.

• formschlüssig und reibschlüssig
• Aufnahme von Querkräften
• gut geeignet für dynamische Belastung
• Beispiel Welle D=72 (52MnCrV4) +/- 3000 Nm dynamische Dauerbelastung; statisches Drehmoment 24.000 Nm
  
• spielfrei
• Lage der Bauteile auf 180° und 360° eindeutig zueinander ausrichtbar

Kupplung mit Hirthverzahnung

Die Hirthverzahnung ist eine Stirnkerbverzahnung. Sie wurde Anfang des 20. Jahrhunderts von Albert Hirth erfunden.
Es wird eine 60° Stirnverzahnung in das Wellenende eingearbeitet. Dabei steigt die Verzahnung radial von innen nach außen und der Zahngrund fällt radial, von innen nach außen, ab. Um auf beiden Stirnseiten die gleichen Verzahnungen einbringen zu können, muss der Winkel vom radialen Anstieg der Verzahnung gleich dem Winkel des Abstiegs des Zahngrunds, sein. Der Winkel ist von der Zähnezahl abhängig. Die Zahnhöhe ist von der Zähnezahl und dem Durchmesser der Verzahnung abhängig.
Die Hirthverzahnung wird nicht nur zur Verbindung von rotierenden Wellen und/oder Zahnräder eingesetzt, sie dient auch zur Arretierung drehbar einstellbaren Verbindungen.

• Winkel der Flächen zueinander 60°
• selbstzentrierend
• benötigt eine axiale Vorspannung
• spielfrei
• Anzahl der Zähne bestimmt die Anzahl der möglichen Stellungen der Bauteile zueinander