Uitgebreide gids tot koppelingstypen: definities, toepassingen en constructie

In dit artikel bespreken we Koppeling, Typen koppelingen, Askoppeling, Werking en Constructie met Afbeeldingen. Laten we beginnen met de definitie.

Wat is een koppeling?

Een koppeling is een inrichting die tweeassen aan hun uiteinden verbindt om vermogen over te dragen. De primaire functie is het verbinden van twee draaiende machineonderdelen met toelating voor enige mislijning, axiale verplaatsing, of beide.

Wat is een askoppeling?

Een askoppeling is een mechanisch component dat twee assen verbindt om vermogen nauwkeurig over te dragen van de aandrijvende naar de gedreven zijde, terwijl monteringsfouten (mislijning) geabsorbeerd worden.

De askoppeling verbindt twee draaiende assen (aandrijving en gedreven) voor krachtoverdracht. Te vinden in motoren, pompen, generatoren, compressoren, etc.

De askoppeling verbindt de elektromotor en het hydraulische pompsysteem. Glijvrije askoppelingen voor centrifugale pompen: rigide of flexibele.

Functies van koppeling (Askoppeling)

1. Vermogen overdragen: Van aandrijvende zijde (draaiende) naar gedreven zijde (gedraaide). Hoofddoel: aandrijfas met gedreven as verbinden. Eenaasconstructie: duur, onnauwkeurig, transport/montage moeilijk, extra werkuren. Defect → volledige vervanging.
2. Mislijning absorberen: Monteringsfouten tussen assen worden geabsorbeerd. Precieze uitlijning neemt lang in beslag. Mislijning → extra kracht op omringende delen → trilling/geluid. Fabricageafwijkingen maken perfecte montage moeilijk. Koppeling lost dit op door mislijning (excentriciteit/hoek/axiale verplaatsing) te absorberen tijdens krachtoverdracht.
3. Trillingen absorberen ter bescherming omringende producten: Trilling van aandrijvende zijde (bijv. motor) wordt geabsorbeerd, beschermt gedreven zijde (bijv. balspindel). Zonder koppeling: trilling → afwijking voorgeschreven positie → prestatieverlies. Ook: externe slag → direct op motor → schade. Koppeling absorbeert trilling voor nauwkeurigheid en slag voor bescherming dure componenten.
4. Warmteoverdracht van motor etc. naar gedreven zijde voorkomen: Motor genereert warmte. Bij overdracht → balspindel etc. dijden uit → lengteverandering → positioneringsnauwkeurigheid leedt. Koppeling voorkomt warmteoverdracht → geen vervorming/verschuiving.

Hoe werkt een askoppeling?

Koppeling verbindt twee assen; verschillende diameters geen probleem.

Motor = aandrijvende zijde, propeller = gedreven zijde.

Koppeling overdraagt geen warmte van motor naar gedreven zijde.

Koppeling absorbeert schok en trilling, beschermt omringende componenten.

Typen koppelingen

1. Stijve koppeling (Rigid Coupling)

Stijve koppelingen verbinden twee assen in perfecte axiale uitlijning. Alleen geschikt wanneer assen perfect uitgelijnd zijn of in uitlijning gehouden worden. Bij mislijning: koppel op assen/lagers → vroege uitval.

Twee hoofdtypen: A. Muff-koppeling, B. Flenskoppeling.

2. Muffkoppeling (Sleeve Coupling)

Eenvoudigste stijve koppeling: holle cylinder met binnen-diameter gelijk aan as. Over uiteinden assen geschoven met gib-head sleutel. Krachtoverdracht via sleutel en muff/huls. Van gietijzer. Soms twee sleutels.

3. Gespleten muff / Compressiekoppeling (Split Muff / Compression Coupling)

Ook: compressie- of klemkoppeling. Type stijve koppeling. Muff in twee helften (gietijzer). Onderhelft ondersteund, bovenhelft erboven. Mildstalen bouten/moeren verbinden helften. 4-8 bouten, deelbaar door 4. Bouten in natten in muffhelften.

Voordelen: Asposititie hoeft niet gewijzigd bij montage/demontage. Geschikt zware/medium belasting. Goedkoper. Compact, kleine radiale afmetingen. Geen uitsteeksels behalve sleutelkop.

4. Flenskoppeling (Flange Coupling)

Verbindt twee draaiende koppelingen met verschillende flensindelingen. Flenzen aan assenuitenden. Bouten/moeren verbinden flenzen. Één flens per asvast.

Onderdelen: twee naven (op assen), gemachineerd met multi-bout flens aan één kant. Bij koppelen: flenzen bebolt → EEN GROOT MASSA.

Constructie: twee gietijzeren flenzen op asuiteinden. Bebolt. Afgedichte verbinding tussen twee buizen. Één flens met uitsteeksel, andere met inkeping → correcte uitlijning zonder weerstand. Stelt assen uitgelijnd. Gebruikt in gedrukte leidingssystemen, zware belasting, grote assen.

Typen flenskoppelingen:

1. Onbeschermde flenskoppeling
2. Beschermde flenskoppeling
3. Maritieme flenskoppeling

5. Flexibele koppeling (Flexible Coupling)

Beschermt aandrijvende/gedreven machines tegen nadelige effecten van mislijning, trilling, schokbelasting, axiale verplaatsing, asuitdijning. Meest gebruikt: kroon-pen type (crown-pin).

Één of beide helften voorzien van pennen in gaten van andere helft. Pennen met isolerende/hernieuwbare flexibele dryfvlakken (leerondjes o.l.). Toelaat axiale verplaatsing, opvang aanloopschok/licht mislijning. Snel te demonteren door dryfpennen te verwijderen.

Overige flexibele koppelingen: riemtype (medium vermogen, lage snelheid), intern tandwieltype (zware aandrijvingen: walserijen, cementmolens), Bibby-koppeling (universeel voor machines/assen tot grootste vermogens).

6. Buspenkoppeling (Bushed Pin Type Coupling)

Flexibele Buspenkoppeling: krachtoverdrachtsmechanische koppeling voor twee assen. Variatie op flenskoppeling: in plaats van bouten/moeren → rubberen bus, pen, moer.

Rubberen bus maakt flenskoppeling flexibel. Twee flenzen (één op invoer-, één op uitvoeras), 4-6 bus/pen per asdiameter. Moer bevestigt pen aan flens. Binnenkant rubberen bus gemeten met messing tegen slijtage. Sleutel bevestigt flensnave aan as. ~5 mm lichtte tussen flenzen. Geen starre verbinding → krachtoverdracht via rubberen bussen → meer flexibiliteit.

Voordelen

• Eenvoudige constructie
• Absorbeert schok/trilling bij krachtoverdracht
• Afhandelt mislijning: 0,5 mm lateraal, 1,5° hoekmatig

Nadelen

• Niet economisch: hogere kosten door meer componenten
• Meer radiale ruimte nodig vs. andere koppelingen

7. Universele koppeling (Universal Coupling / Hooke's Koppeling)

Gebruikt bij kleine hoek tussen asassen. Theoretisch constante hoek, praktisch verandert bij krachtoverdracht. Meest veelzijdig voor assen onder hoek (tot 90°).

Vindt plaats in auto-aandrijving: tussen versnellingsbak en differentiaal. Twee universele koppelingen per uiteinde: één aan aandrijfas naar versnellingsbak, één aan differentiaal.

Ook: krachtoverdracht naar meerdere spindels bij meerspindelig boor/freesmachines. Efficiënte kracht/koppel overdracht bij gemislinde assen onder elke hoek.

8. Oldham-koppeling (Oldham Coupling)

Voor laterale mislijning. Uitgevonden door John Oldham (Ierland, 1821). Vervangt kauwkoppelingen. Inversie van dubbele schuifkrukmechanisme.

Drie delen: twee flenzen + centrale schijf. Sleutels verbinden flenzen met assen. Flenzen hebben binnenste naten. Centrale schijf heeft uitsteeksels die in naten passen → schijf 'gesandwicht' tussen flenzen, vrij glijdend in naten.

Flenzen: RVS of aluminiumlegering. Centrale schijf: polymeren/kunststof → minder wrijving, meer flexibiliteit.

Voordelen

• Compact
• Gemakkelijk te monteren
• Bij overbelasting breekt centrale schijf eerst → beschermt andere componenten
• Centrale schijf goedkoop/gewoon vervangbaar
• Effectieve schok/trilling absorptie
• Tolereert asmislijning
• Elektrisch geïsoleerd door kunststof schijf
• Economisch

Nadelen

• Geen hoekmatige mislijning
• Geen hoog koppel
• Slijtage centrale schijf door glijbeweging → periodieke vervanging

Toepassingen

• Stapmotor
• Robotica
• Servomotor toepassingen
• Printers en kopieerapparaten

9. Tandwielkoppeling (Gear Coupling)

Variant op flenskoppeling. Door grote tanden: hoog koppel overdracht. Flens en naaf apart gemonteerd (niet één stuk als flenskoppeling).

Koppelingtandwielen: Elk gewricht: 1:1 tandverhouding intern/extern tandwielpaar. Beperkt tot ~0,01-0,02 inch parallelle mislijning en 2° hoekmatig.

Vergelijkbaar toepassingsgebied als universele koppelingen. Typisch zware industriële toepassingen met hoog koppel.

Functie tandwielkoppeling

Mechanische verbinding tussen twee draaiende assen. Tandwielingranage voor kracht/koppel overdracht. Mechanische inrichting die koppel overdraagt via tandwielen.

Typen tandwielkoppelingen

• Geflanste manchet (flanged sleeve)
• Continu manchet (continuous sleeve)

Toepassingen

Grote industriële machines: pompen, blazen, compressoren, mengmachines. Kleinere motion control systemen (polymere manchet voor terugslagreductie), maar nul-terugslag ontwerpen meestal beter.

10. Balgkoppeling (Bellow Coupling)

Balgkoppelingen: flexibele koppeling met twee koppelingsuiteinden (naven) die een precisie-gecorrigeerde buis (koppelingslichaam) omvatten. Bekend om uitzonderlijke torsiestijfheid → nauwkeurige snelheid/hoekpositie/koppel overdracht.

Toepassing: Eenstuk flexibele asconnectoren voor aandrijvende/gedreven assen in mechanische krachtoverdracht. Tegen mislijning, soms schokabsorptie. Hoge torsiestijfheid, nauwkeurige positionering. Meestal RVS. Dunne wanden, lichte flexibiliteit bij hoekmatige/axiale/parallele mislijning. Balgen gelast aan naven. Hoogste torsiestijfheid van alle servomotorkoppelingen.

11. Kauwkoppeling (Jaw Coupling)

Kauwkoppeling: krachtoverdrachtskoppeling, ook voor motion control. Overdraagt koppel, dempt trillingen, toelaat mislijning → beschermt componenten.

Werking: Element (spider) onder druk tussen kaken van naven. Aandrijvende kaken duwen naar gedreven kaken. Elastomere spinpoten overdragen/dempen kracht.

Twee metallen naven + elastomere insert (spider/element).

Voordelen

1. Afhandelt hoekmatige mislijning en reactieve belasting door mislijning
2. Goede koppel/buitendiameter verhouding
3. Uitstekende chemische weerstand en dempingsvermogen

12. Membraankoppeling (Diaphragm Coupling)

Membraankoppelingen: gesmeerde koppeling in hoogpresterende turbomachines voor koppeloverdracht en mislijning. Overdraagt koppel van buiten- naar binnen-diameter, dan binnen- naar buiten-diameter. Flexibele leden: één of meer platen. Mislijning: hoekmatig, axiaal, parallel. Voor hoog koppel en hoge snelheid.

Één of meer metalen membranen bevestigd aan buitendiameter aandrijvingsflens → koppel radaal door membraan → bevestiging op binnen-diameter. Schijfkoppeling = andere metalen membraankoppeling.

Werking

Flexibele leden (één/meer platen/membranen). Koppeloverdracht: buiten- → binnen-diameter flexibele plaat, over spool/spacer, dan binnen- → buiten-diameter.

13. Vloeistofkoppeling (Fluid Coupling)

Vloeistofkoppeling (hydraulische koppeling): hydrodynamische/hydrokinetische inrichting voor draaiend mechanisch vermogen. Alternatief voor mechanische kuiping in autotransmissies.

Functies

Overdracht rotatief vermogen van één as naar andere via transmissievloeistof. Autoboxen, maritieme aandrijving, industriële krachtoverdracht.

Werkprincipe

Krachtoverdracht via versnelling/vertraging hydraulische vloeistof. Hydrokinetische principes: uitgaande snelheid < ingaande snelheid.

Bestaat uit wieltje (impeller) op aandrijfas (input) en looptje (runner) op gedreven as (output). Wieltje = pomp, looptje = turbine.

Tangentiële snelheidscomponent laag bij as van wieltje. Bij rand wieltje: hoge tangentiële component → vloeistofsnelheid stijgt bij versnelling wieltje. Snelheid stijgt → kinetische energie stijgt. Vloeistof verlaat wieltje met hoge snelheid, treft lopschoven, overdraagt energie, verlaat looptje met lage snelheid.

Waarom askoppeling gebruiken?

1. Verbinden assen van losse eenheden (bijv. motor/generator).
2. Voor mislijning van assen.
3. Voor mechanische flexibiliteit.
4. Absorbeert schokbelasting tussen assen.
5. Bescherming tegen overbelasting.

Toepassingen van koppelingen

1. Muff/hulskoppeling: lijnenassen in krachtoverdracht.
2. Klem/gespleten muff/compressiekoppeling: lijnenassen in krachtoverdracht.
3. Flenskoppeling: uitlijningsnauwkeurigheid (bijv. maritiem).
4. Buspen flexibele koppeling: kleine parallele/hoekmatige/axiale mislijning.
5. Universele koppeling: draaiende beweging/kracht (vliegtuigen, aandrijfass).
6. Oldham-koppeling: parallele mislijning (bijv. druktoepassingen).

We hebben geprobeerd complete details te geven over beschikbare koppelingstypen, voor-/nadelen met afbeeldingen. Hopelijk nuttig. Laat feedback in de reacties.