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Polreibungskupplungen und –bremsen Pole Face Friction Clutches and Brakes Auslegung nach der Schaltarbeit Bei allen Schaltvorgängen unter Relativdrehzahl bzw. bei Rutschvorgängen während des Betriebes wird in einer Kupplung Schaltarbeit erzeugt, die in Wärme umgesetzt wird. Die zulässige Schaltarbeit bzw. Schaltleistung darf nicht überschritten werden, damit keine unzulässige Erwärmung auftritt. Eine Auswahl der Größe einer Schaltkupplung nach den auftretenden Drehmomenten ist nur in sehr wenigen Fällen ausreichend. Deshalb muss von Fall zu Fall überprüft werden, ob die Kupplung wärmemäßig richtig bemessen ist. Ganz allgemein ausgedrückt gilt für die Schaltarbeit in einer Kupplung, die in der Zeit dt mit ihrem schaltbaren Drehmoment T S bei einer relativen Winkelgeschwindigkeit durchrutscht: dQ = T S • ω S • dt Mit ω S = ω 2 - ω und Umformung mit Hilfe des Impulssatzes ergibt sich für einen einzelnen Beschleunigungs- bzw. Bremsvorgang bei vorhandenem Lastdrehmoment die Schaltarbeit: Q = TS • J• (n2 – n1)² [kJ] T S + T L 182 • 10³ Rutscht eine Schaltkupplung während des Betriebes mit konstanter Schlupfdrehzahl durch, so errechnet sich die Schaltarbeit nach der Formel: Q = 0,105 • 10 - ³ • T S • n S • t S [kJ] Hinweise für Konstruktion und Praxis Auswahl der Bauform nach Einsatzbedingungen und konstruktiven Möglichkeiten. Größenbestimmung nach Drehmoment und Schaltarbeit. Bitte hierbei Abhängigkeit des Schaltmomentes Ts (dyn. Moment) von der Relativdrehzahl, bei der geschaltet wird, beachten, siehe Diagramme. Wichtige Kenngrößen und Auslegungshinweise siehe Seite 3 bis 6. Die dauernd zulässige Spannungsänderung beträgt +5% bis –10% der Nennspannung. Streuflüsse reduzieren das übertragbare Drehmoment an der Kupplung. Es ist also darauf zu achten, dass die Kupplung von der umgebenden Konstruktion mindestens 5 mm entfernt ist, damit der magnetische Fluss innerhalb der Kupplung möglichst verlustfrei durch die gewünschten Bauteile geleitet wird. Der Abstand zur Umgebungskonstruktion kann entweder durch entsprechende Luftspalte oder nichtmagnetische Werkstoffe wie z.B. Aluminium erfolgen. Besonders wichtig bei 4-poligen Kupplungen ist die Abschirmung hinter der Membran der Ankerscheibe durch eine nichtmagnetische Anlagefläche. Dies gilt insbesondere dann, wenn die umgebenden Bauteile verhältnismäßig massiv zur Kupplung sind (Streufluss-Verluste durch Antennenwirkung, Kurzschluss auf 2-Poligkeit). Es muss beim Anbau ferner beachtet werden, dass die radiale und axiale Abweichung in der Lage der Bauteile zueinander minimal ist. Ein Wert von 0,1 mm darf auf keinen Fall überschritten werden. Winklige Lageabweichung: Gemessen an zwei gegenüberliegenden Punkten des Arbeitsluftspaltes darf die Differenz nicht mehr als 0,1 mm betragen. Stromag Dessau Considerations of dissipated energy safety in motion For all switchings under relative speed and slippage during operation, dissipated energy is generated in the clutch which is transformed into heat. The admissible amount of dissipated energy resp. power capacity must not be exceeded in order to avoid any inadmissible heating. Often the selection of the clutch size upon the torque requirement is not sufficient. Therefore it must always be checked whether the heat capability of the clutch is calculated correctly. Generally the dissipated energy in a clutch, slipping at time dt with its dynamic torque T S at a relative angular speed, is: dQ = T S • ω S • dt With ω S = ω 2 - ω and conversion by means of pulse principle the following dissipated energy amount is determined for a single acceleration or deceleration process with existing load torque: Q = TS • J• (n2 – n1)² [kJ] T S + T L 182 • 10³ lf a clutch slips with constant slipping speed under operation, the dissipated energy is calculated from the formula: Q = 0,105 • 10 - ³ • T S • n S • t S [kJ] Hints on Construction and Operation Selection of type according to application requirements and constructional possibilities. Selection of size according to torque rating and operation processes. Consideration of the dependence of the switching torque Ts (dyn. torque) on the relative speed when switching, see diagrams. Important characteristics and hints on determination are given from page 3 up to page 6. The permanently admissible voltage change is +5% to –10% of the nominal voltage. Stray flux reduces the transmittable torque at the clutch. Therefore a min. distance of 5 mm between the clutch and the surrounding construction has to be assured allowing the magnetic flux to be guided within the clutch through the required components with as less as possible loss. The distance to the surrounding construction can either be realized by corresponding air gaps or non-magnetic materials, such as aluminium. For 4-pole clutches the screening behind the diaphragm of the armature disc by a non-magnetic locating face is of special importance. In particular this applies when the surrounding components are relatively solid to the clutch (stray flux loss by antenna effect, short-circuit to bipolarity). On assembly also assure that the radial and axial deviation in the position of the components to each other is at minimum. A value of 0.1 mm must never be exceeded. Angular position deviation: Measured at two opposing points of the working air gap, the difference may not exceed 0.1 mm. 6
Polreibungskupplungen und –bremsen Pole Face Friction Clutches and Brakes Einsatzgebiete Allgemeiner Maschinenbau, besonders geeignet für die Zuschaltung von Nebenaggregaten in Landmaschinen, Kommunalfahrzeugen und Textilmaschinen, für Kompressorantriebe bei Kühlaggregaten, Zusatzaggregate in Kraftfahrzeugen, Wäschereimaschinen, Prüfstände und PTO-Antriebe. Stromag Dessau safety in motion Type of Application General machine manufacture, especially suitable for the actuation of auxiliary power generating sets in agricultural machinery, council utility vehicles and textile machines, for compressor drives for refrigeration sets, booster sets in motor vehicles, laundry machines, proof systems and PTO-drives. Typische Eigenschaften Kleine Abmessungen - kurze Schaltzeiten, s. Tabellen. Geringe Schwungmomente. Nitrierte Reibflächen. Gute Wärmeabfuhr durch Ventilationswirkung der Ankerscheibe. Variantenreiche Konstruktion. Relativ hohe Schalthäufigkeit zulässig. Kein Leerlaufmoment. Spielfreie Momentübertragung durch Membranen. Wartungsarm. Allgemein Trockenlauf, bei Baureihe MFT, MFK und MWU auch Nasslauf möglich. Die angegebenen Drehmomente gelten für den eingelaufenen Zustand. Betätigungsarten Arbeitsstrom - betätigt: Eingeschaltet durch Gleichstrom - gelüftet durch Membran. Typical Characteristics Small dimensions - short operation times, see tables. Limited flywheel effects. Nitrated surfaces. Good heat dissipation by ventilation effect of the armature disc. High number of construction variants. Relatively high operation frequency permissible. No idle-run torque. No backlash in torque transmission due to diaphragm. Low maintenance. Generally for dry operation, but with series MFT, MFK and MWU wet operation is possible, too. The stated torque ratings apply to the run-in condition. Methods of Operation Actuated by electrical current: Engaged by D. C. - disengaged by diaphragm. Reibpaarung Stahl / Stahl (4-pol.-Ausführung) - Trocken- / Nasslauf Stahl / Stahl mit eingesetztem Belag (2-pol. Ausführung) – Trockenlauf. Bei Ausführungen mit Reibbelag, Reibflächen vor Verfettung schützen. Spulenspannung normal 24 Volt, andere Spannungen möglich. Spulen haben thermische Klasse 155 (F). Stromzuführung über 2-poligen Stecker bzw. lose Kabelausführung. Schalten im Gleichstromkreis. Überspannungsschutz ist immer zu empfehlen. Bei einer Spulenleistung > 100 Watt ist Überspannungsschutz notwendig. Bei kleineren Spulenleistungen ist auch Überspannungsschutz notwendig, wenn Streuung der Ausschaltzeit extrem klein sein soll. Einschalt- Ausschaltzeiten siehe Tabelle (gleichstromseitig). Verkürzung der Einschaltzeit durch Schnellerregung und Schnellschaltung. Verkürzung der Ausschaltzeiten durch Sonderschaltung -Gegenerregung-. Friction combination Steel / steel (4-pole design) - dry and wet operation. Steel / steel with inserted friction lining (2-pole design) - dry operation. For designs with friction lining, the friction linings are to be protected against grease. Coil voltage normally 24 volts, other voltage possible. Coils to thermal class 155 (F). Electrical connection by 2-pole plug or loose cable wiring. Operation in D. C. circuit. Overvoltage protection is always recommended. Where the coil output is >100 watts, an overvoltage protection device is required. lf the coil voltage is lower, an overvoltage protection is also necessary to achieve a consistent disengaging time. For engagement / disengagement times see table (DC – side switching). Reduction of the engaging time by quick-excitation and quick-operation. Reduction of the disengaging time by special operation -counter-excitation-. 7
Seite 2 und 3: Datum: 03/2011 Stromag Dessau GmbH
Seite 4 und 5: Polreibungskupplungen und -bremsen
Seite 42: Stromag safety in motion Stromag AG

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