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Der Konstrukteur 6/2022

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Der Konstrukteur 6/2022

ANTRIEBSTECHNIK Serie

ANTRIEBSTECHNIK Serie 300 realisiert werden. Sie trennt die An- und Abtriebsseite im Millisekundenbereich. Dabei arbeitet die Sicherheitskupplung so, dass die Spielfreiheit gewährleistet wird. Die Baureihe SL wird aus – für die Kupplungstechnik neuen – Legierungen in Kombination mit Beschichtungen gefertigt. Eine Kupplung für eine Drehmomentbegrenzung von 600 Nm, wie sie im E-Fahrzeug eingesetzt werden könnte, hat ein Eigengewicht von 1,5 kg und ein Massenträgheitsmoment von 3 × 10 kgm². Die Gewichtsreduzierung erreichten die Entwickler neben der Materialwahl durch eine Komprimierung der einzelnen Bauteile, ohne die Lebensdauerfestigkeit oder die Genauigkeit negativ zu beeinflussen. Diese Sicherheitskupplungen in Leichtbauweise können im Einsatz Taktzahlen von teilweise bis zu 10.000 Ausrastungen oder mehr realisieren. Der Einsatz von speziell für R+W entwickelten Tellerfedern in Kombination mit einer Optimierung des Kugelrastmechanismus führte zu einer Drehmomenterhöhung von bis zu 50 %. Durch die Tellerfedern mit spezieller Kennlinie werden eine genaue Drehmomentbegrenzung und kurze Schaltzeiten erreicht. Erst nach Überschreiten des eingestellten Ausrückmomentes kommt Bewegung in die Kupplung. Die Kugeln verlassen ihre konischen Ansenkungen und der Drehmomentfluss wird unterbrochen. Die Federkraft verringert sich gegen Null. Hin- und hergehende Bewegungen der Kugel in ihren Ansenkungen im Grenzbereich des eingestellten Ausrückmomentes sind nicht möglich. Ein Kupplungsverschleiß im Betrieb unterhalb des Ausrückmomentes wird so vermieden. Die verringerte Federkraft beim Schaltvorgang und der leichte Schaltring reduzieren die Kräfte und den Verschleiß beim Schaltvorgang auf ein Minimum. MUSKELTRAINING AUF DER ISS Die internationale Raumstation ISS ist eines der größten Technologieprojekte der Neuzeit. Seit dem Jahr 2000 forschen zwischen zwei und drei Astronauten an zentralen Themen wie beispielsweise Biowissenschaften oder Materialwissenschaften. Deutsche Wissenschaftler untersuchen speziell das menschliche Gleichgewichtsystem, die Grundlagenphysik (Plasmaforschung) und strahlenbiologischen Fragestellungen. Die Rückbildung der Knochen und Muskeln der Astronauten während des bis zu 02 02 Für den Einsatz in einer intelligenten Hebevorrichtung wurde die Sicherheitskupplung SLP kundenspezifisch angepasst 03 03 Die Kupplungsbaureihe SL wird aus Hightech-Materialien in Kombination mit einzigartigen Beschichtungen gefertigt, dadurch wird eine Gewichtsreduzierung von bis zu 60 % im Vergleich zur Standardbaureihe erreicht PRODUKTE UND ANWENDUNGEN 04 04 Eine spezielle Ausführung der Sicherheitskupplung SK1 aus Edelstahl in gewichtsoptimierter und abgedichteter Ausführung dient als Schutzfunktion in einem Trainingsgerät auf der ISS 32 DER KONSTRUKTEUR 2022/06 www.derkonstrukteur.de

ANTRIEBSTECHNIK sechsmonatigen Aufenthalts ist eine bekannte Tatsache, denn unter der Schwerelosigkeit verändert sich der menschliche Körper. Die Raumfahrtmediziner wissen auch, dass bei längerem Aufenthalt im Weltraum die Abwehr gegen Infektionen sinkt, dass sich der Zuckerhaushalt verändert und dass sich Knochen und Muskeln aufgrund der geringeren Beanspruchung zurückbilden. Um die Muskelrückbildung zu vermeiden, wurde ein spezielles Trainingsgerät von der Esa und OHB System entwickelt. Ähnlich einer Ruderbank können mit deren Hilfe spezielle Muskelpartien der Astronauten trainiert werden. Eine spezielle Ausführung der R+W-Sicherheitskupplung SK1 aus Edelstahl in gewichtsoptimierter und abgedichteter Ausführung dient als Schutzfunktion in diesem Trainingsgerät. Als Überlasteinheit in winkelsynchroner Ausführung wird bei zu großer Krafteinleitung des Astronauten die sensible Belastungseinheit geschützt. Die Wiedereinrastung nach 360 ° ermöglicht die positionsgenaue Wiederverfügbarkeit der Ruderbank. Nach einer 15-tägigen Flugzeit wurde das wartungsfreie Trainingsgerät in der Raumstation fest integriert und dient seither der jeweiligen Besatzungsmannschaft zum Muskelaufbau. Der Aufbau der speziellen Sicherheitskupplung weicht von der Standardkonstruktion in vielen Bereichen der Kupplung ab. Die Forderung nach einem vor allem leichten und speziell abgedichteten Sicherheitsbauteil erfüllte der Kupplungshersteller mithilfe von Gewichtsreduzierung der bestehenden DIE SICHERHEITSKUPPLUNGEN IN LEICHTBAUWEISE REALISIEREN TAKTZAHLEN VON BIS ZU 10.000 AUSRASTUNGEN Sicherheitskupplungsbaureihe und der bereits langjährigen Erfahrungen im Bereich von Vakuumanwendungen. Entscheidend für die Reduzierung des Gewichts waren die Auswahl spezieller Werkstoffe und die Komprimierung der verwendeten Komponenten – selbstverständlich ohne Einfluss auf Lebensdauerfestigkeit oder Genauigkeit. Überlastbauteile, die auf dem Kugel- Rast-Prinzip aufgebaut sind, benötigen ein Gleit- bzw. Schmiermittel. Dies verhindert im Dauereinsatz eine Korrosion der Bauteile bzw. im Überlastfall (Ausrastung der Kupplung) eine zu starke Beanspruchung der Komponenten. Durch die Restreibung der Tellerfeder entsteht in der Kupplung bei wiederholten Ausrastvorgängen eine Erwärmung, die zu einer niedrigeren Viskosität des Fettes führt. Überflüssiges Fett bzw. Schmiermittel tritt aus. Exakt dieses Verhalten musste bei der Sicherheitskupplung im Weltall vermieden werden. Sonderabdichtungen an allen Bauteilen und Komponenten der Kupplung inkl. ein verlängerter Schaltring dichten in der Kupplung das Fett hermetisch ab. Der eventuelle Austritt des überflüssigen Fettes bei wiederholtem Ausrasten wird somit vermieden. Weiterhin fordert die Esa, dass alle eingesetzten Materialien eine Freigabe für Raumfahrtindustrie besitzen. Vor allem im Bereich der stark beanspruchten mechanischen Bauteile mussten die Komponenten der Sicherheitskupplung vorab getestet werden. Nach dem die erfolgreiche Tüv-Prüfung der R+W Sicherheitskupplungen für Standardanwendungen durchgeführt wurde, fand eine interne Prüfung nach ähnlichen Kriterien statt. Eine abschließende Dokumentation bzw. Auflistung aller Komponenten erfüllten die hohen Anforderungen der Raumfahrtindustrie. R+W entwickelt, kon struiert und fertigt Sicherheitsbauteile somit nicht nur „für“ die Raumfahrtindustrie, sondern für einen „reellen“ Einsatz im Weltall. Dies zeigt das Know-how und die Professionalität des Herstellers für nicht alltägliche Anforderungen. Bilder: R+W Antriebselemente GmbH www.rw-kupplungen.de

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