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DER KONSTRUKTEUR 9/2018

DER KONSTRUKTEUR 9/2018

ANTRIEBSTECHNIK

ANTRIEBSTECHNIK TITELSTORY IN WINDESEILE FREISCHALTEN PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Der Einbau von Sicherheitskupplungen erfolgt nahezu immer unter der primären Anforderung der Maschinensicherheit in einer Crashsituation. Die Überlastkupplung schützt Komponenten im Antriebsstrang und letztlich die Maschine oder Anlage vor Beschädigungen, so zum Beispiel auch einen Prüfstand für Windturbinengeneratoren. Autorin: Sina Cerny, R+W Antriebselemente GmbH, Klingenberg Neue Technologien und Produktentwicklungen in der Windkraft erfordern intensive Simulationen und experimentelle Validierungen, um die Robustheit von Getrieben hinsichtlich ihres dynamischen Verhaltens im Windturbinengenerator zu testen. Gezielte Simulationsmodelle sind notwendig, um die Laufsicherheit von immer größer dimensionierten Windturbinensträngen zu verbessern. Solche Modelle geben in den Anfangsphasen des Konstruktionsprozesses Aufschluss über die Dynamiken im Inneren des Getriebes. Für den hierfür erforderlichen dynamischen Getriebeprüfstand mit einem Nenndrehmoment von 80 000 Nm und einem Drehmomentmessflansch ausgelegt bis 100 000 Nm war ein mechanischer Überlastschutz zwischen An- und Abtriebsmaschine gefordert. Die Ingenieure der R+W Antriebselemente GmbH in Klingenberg am Main setzten dabei auf die bewährte Baureihe STN in der Serie 100 in Sonderausführung aus erprobten Hochleistungsmaterialien. Die Sicherheitskupplungen der Modellreihe ST sind für hohe Drehmomente (0,2 – 165 kNm) im Industriesektor, z. B. für Walzwerke, Windkraftanlagen, Extruder, Stahlwerke, Schredderanlagen oder Tunnelbohrmaschinen ausgelegt. Möglich wird das durch die robusten Schaltsegmente, die gleichmäßig am Umfang verteilt sind und als federbelastete Formschlusskupplungen arbeiten. Die über- 26 DER KONSTRUKTEUR 9/2018

ANTRIEBSTECHNIK tragbaren Drehmomente werden durch die Anzahl und den Lochkreis-Durchmesser der Schaltsegmente bestimmt. Im Falle einer Überlast bewegen sich die Kugeln axial aus den Kalotten und bewirken eine dauernde Freischaltung der An- und Abtriebseite. Die Wiedereinrastung erfolgt einfach durch axialen Druck auf den Schaltstößel. SCHNELLIGKEIT IST DER ENTSCHEIDENDE FAKTOR Dem Auftraggeber, ein weltweit führender Technologiekonzern in der Antriebs- und Fahrwerktechnik sowie der aktiven und passiven Sicherheitstechnik, war es besonders wichtig, die Drehmomentübertragung bei Überlast in wenigen Millisekunden zu unterbrechen und die Fehlerquellen so niedrig wie möglich zu halten. Die Erfahrungen aus dem Automotivbereich haben diesen Ansatz weiter bestärkt, denn schließlich ist Schnelligkeit bei kostenintensiven Applikationen ein entscheidender Faktor. Je schneller die Steuerung abschaltet, desto geringer sind Folgeschäden an Komponenten oder der gesamten Prüfmaschine. Warum mechanische Sicherheitsbauteile gegenüber elektronischen Sicherheitskomponenten zahlreiche Vorteile aufweisen, lässt sich beispielhaft an folgendem Szenario aus der Praxis verdeutlichen: Infolge einer Blockade oder Kollision tritt in einer Maschine eine SICHERHEITSKUPPLUNG SORGT FÜR CRASH-FREIEN BETRIEB DES PRÜFSTANDS Überlast auf. Bei einer elektronischen Überwachung muss nun die Information der Drehmomentüberlast an die Motorsteuerung geliefert werden. Dabei vergehen im Schnitt 5 bis 7 ms. In dieser Zeitspanne versucht die Steuerung das Drehmoment weiter zu erhöhen, um den Sollwert zu erreichen. Im optimalen Fall vergehen zwischen Signalankunft an der Motorsteuerung bis zur Motorabschaltung weitere 10 ms. 01 Der Windturbinen-Demonstrationsgenerator mit Motor und dem Verbindungselement Kupplung DER KONSTRUKTEUR 9/2018 27

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