Mittwoch, 17. August 2016
Mittwoch, 17. August 2016
Schleppmoment nasslaufender Lamellenkupplungen
Nasslaufende Lamellenkupplungen haben den großen Vorteil dass sie über das Fluid gekühlt werden können. Dabei wird immer mittels Druckbeölung von innen Fluid in die Kupplung befördert und dort radial nach außen durch die Lamellenpakete hindurch geleitet. Diese „eingebaute Pumpe“ hat eine drehzahlabhängige und bauartbedingte Förderleistung.
Dadurch ist es möglich, dass Hitze zügig abtransportiert werden kann. Die meisten Lamellenkupplungen werden zusätzlich mit Drucköl beaufschlagt, um situativ die Kühlleistung zu erhöhen und nicht nur von der Drehzahl abhängig zu sein.
Das Schleppmopment
Im geöffneten Zustand soll die Lamellenkupplung idealerweise kein Moment übertragen. In der Realität gibt es aber immer ein gewisses Moment mit der die eine Kupplungsseite die andere mitnehmen möchte ... das Schleppmoment.
Tragen wir das Schleppmoment über der Differenzdrehzahl ab, so kann man die Kennlinie in 3 Phasen unterteilen. In der ersten Phase erhöht sich zuerst das Schleppmoment und erreicht dann ein lokales Maximum. Danach sinkt es wieder ab. In der zweiten Phase haben wir ein konstantes Schleppmoment (lokales Minimum). In der dritten Phase bei hohen Differenzdrehzahlen steigt das Schleppmoment wieder an.
Phase 1
In der ersten Phase ist die Differenzdrehzahl gering. Zuerst wird das Schleppmoment nahezu linear erhöht, was mit den Fluidgleichungen erklärt werden kann. Da Lamellenpakete mit Öl benetzt sind, baut sich eine Scherspannung zwischen den Drehpartnern auf. Um die radiale Förderwirkung der Kupplung zu erhöhen und damit mehr kaltes Öl durch die Lamellen zu fördern, gibt es unterschiedlich gestaltete Nutgeometrien in den Reibbelägen. Diese können radial, bogenförmig, spiralförmig oder waffelförmig ausgeführt werden.
Es kann daher drehzahlabhängig Luft in die Nuten gelangen, was die Scherspannung wieder reduziert. Ist durch die Drehzahlerhöhung irgendwann alles Öl zwischen den Lamellen abgeschleudert worden, dann ist nur noch Luft in den Fördernuten und das Schleppmoment erreicht sein lokales Minimum.
Abhängig von der Geometrie der Nuten ist die Grenzdrehzahl niedriger oder höher.
Phase 2
In der zweiten Phase stellen die Lamellen ein einheitliches Lüftspiel im gesamten Kupplungspaket her. Je nach Höhe des Lüftspiels wirkt dann nur die Höhe des Ölfilms zwischen den Flächen (die Nuten enhalten Luft bzw. ein Ölschaum).
Phase 3
In der dritten Phase treten sogenannte Taumeleffekte auf. Die Lamellenscheiben und die Reibbelagsscheiben haben eine geringe Führungslänge und können bei ihren Eigenfrequenzen zum Taumeln angeregt werden. Dann ist das Lüftspiel nicht mehr konstant über dem Umfang und es kommt vermehrt zur Erhöhung der Scherspannung. Auch eine Festkörperreibung infolge von Kontakten könnte dann die Folge sein, was über eine minimale Druckbeölung ausgeschlossen werden kann. Trotzdem erhöht sich dann aber das Schleppmoment.