Membrankupplung

Turboantriebsstränge müssen so ausgelegt werden, dass die Strukturresonanzen genügend Abstand zur Betriebsdrehfrequenz haben. Bei der Auslegung solcher Antriebsstränge werden zunächst ausreichende Sicherheitsabstände für die Eigenfrequenzen der Einzelkomponenten wie Turbine, Verdichter und Kupplungen gefordert. Eine endgültige Beurteilung sollte jedoch am Gesamtstrang erfolgen.

Bei der Auslegung von Membrankupplungen sollten deshalb, möglichst schon während des Konstruktionsprozesses, die untersten Struktureigenfrequenzen zuverlässig ermittelt werden. Dazu wurde das Simulationsprogramm DIABEAM entwickelt. Es setzt beim Konstrukteur keine vertieften Kenntnisse der dem Programm zugrunde liegenden Methode der Finiten Elemente voraus.

DIABEAM verwendet als Eingabegrößen die geometrischen Abmessungen wie Wellendurchmesser und -längen, Lager- und Gelenkstellen sowie den Typ der verwendeten Doppelmembran. Die zur Eigenfrequenzberechnung benötigten kinematischen Eingabeparameter für die Doppelmembranen sind in Datenbanken hinterlegt.

DIABEAM berechnet die niedrigsten Eigenfrequenzen für verschiedene Randbedingungen wie frei-frei, elastische und starre Lagerung und visualisiert die zugehörigen Eigenformen. Die erzeugten Grafiken können in Datenblätter oder Berichte übernommen werden. Dabei können sowohl Membrankupplungen als Einzelkomponenten wie auch gesamte Antriebsstränge simuliert werden.

Die Vorhersagegenauigkeit von DIABEAM konnte mittels Vergleich mit Berechnungen mit dem FEM-Software-Paket I-DEAS™ sowie mit experimentell im Anschlagversuch ermittelten Eigenfrequenzen zu besser als 5% abgeschätzt werden. Dies erlaubt eine zuverlässige Beurteilung des Eigenschwingungsverhaltens von Membrankupplungen.