Roloff/Matek Maschinenelemente. Riementriebe

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1 Definition Reib- oder formschlüssige Momentenübertragung über ein biegeweiches, elastisches Zugmittel (Riemen), zwischen zwei oder mehreren Wellen Vorteile elastische Kraftübertragung geräuscharmer Lauf einfach und preiswerter Aufbau geringer Wartungsaufwand geringes Leistungsgewicht große Übersetzungen möglich hohe Umfangsgeschwindigkeit Bauarten Nachteile Flachriemen, Keilriemen, Synchronriemen Schlupf beim Flachriemen große Wellenquerkraft großer Platzbedarf begrenzter Temperaturbereich elektrostatische Aufladung möglich Johann Lodewyks 1

2 Aufbau von Flachriemen Mehrschicht- und Verbundriemen Zugschicht reißfestes, verstrecktes Polyamid Laufschicht Leder oder Kunststoff mit hoher Reibung für geringen Schlupf Deckschicht imprägniertes Textilgewebe oder zweite Laufschicht Kennwerte Leistung: P < 6 kw/mm Wirkungsgrad: h < 98% Übersetzungsverhältnis: i < 20 Geschwindigkeit: v < 100 m/s a) Kordriemen b) Bandriemen, zusammengesetzte Zugbänder c) Bandriemen, breite Zugbänder L) Laufschicht Z) Zugschicht D) Deckschicht Bild Johann Lodewyks 2

3 Keilriemen Bild Aufbau Zugschicht Kern Hülle Polyesterfasern Kautschuk Textilgewebe Verbundkeilriemen geringe Riemenschwingung Keilrippenriemen hohe Geschwindigkeit a) b) c) Normalkeilriemen d) Schmalkeilriemen Breitkeilriemen e) Doppelkeilriemen f) g) Verbundkeilriemen Keilrippenriemen Johann Lodewyks 3

4 Kräfte am Keilriemen Bild Eigenschaften Reibschluss der Flanke auch Zahnriemen nur mit Flankenkontakt große Normalkraft geringe Wellenbelastung Keilwinkel 32 bis 40 Johann Lodewyks 4

5 Synchronriemen trapezförmiges Zahnprofil Bild Eigenschaften Formschluss konstante Übersetzung hoher Wirkungsgrad Aufbau Zugelemente Stahlseil, Glasfaser Riemenkörper Gummi, Elastomer Deckschicht Polyamidgewebe a) b) einfachverzahnt doppeltverzahnt c) mit einseitiger Bordscheibe Johann Lodewyks 5

6 offener Riementrieb Bild Eigenschaften Antriebsmoment wir durch Reibung zu Zugkraft im Lasttrum geringste Last im gezogenen Leertrum Gleitschlupf bei Überlast (Zugkraft > Reibkraft) Dehnschlupf durch Belastungsänderung Reibungserhöhung Materialwahl Vorspannung Umschlingungswinkel (b) Johann Lodewyks 6

7 Riemenführung b) gekreuzt gegensinnige Wellendrehrichtung nur für Flachriemen geeignet c) halbgekreuzt gekreuzte Wellen d) Winkeltrieb Wellenachsen mit Schnittpunkt Umlenkrolle notwendig b) c) gekreuzt Bild halbgekreuzt (geschränkt) d) Winkeltrieb Johann Lodewyks 7

8 Mehrfachantriebe Eigenschaften Leistungsverteilung ein Antrieb, mehrere Verbraucher Ober- und Unterseite des Riemens als Lauffläche Mehrfachbiegung Zahnriemen für winkelgetreue Übersetzung e) f) Bild Johann Lodewyks 8

9 Riemenvorspannung Bild a) b) c) Dehnspannung Spannrolle Spannschiene d) e) f) Spannschlitten Wippe Schwenkscheibe Johann Lodewyks 9

10 Auswahlkriterien der Riemenbauarten Flachriemen große Vorspannung (<2 Ft) mittlere Übersetzung (i<15) große Geschwindigkeit geringe Laufgeräusche großer Wellenabstand Keilriemen kleine Vorspannung(<1.5Ft) große Übersetzung (i<20) kleiner Abstand Drehmomtentstöße Synchronriemen geringe Vorspannung (<1.1 Ft) konstante Übersetzung (i<10) winkelgenaue Übertragung kein Schlupf keine Überlastsicherheit Keilrippenriemen großer Wellenabstand große Übersetzung (i<40) große Geschwindigkeit Johann Lodewyks 10

11 Einsatzbereich Bild Kette große Masse schlupffrei Keilriemen geringe Vorspannung Synchronriemen formschlüssig Flachriemen geringste Masse Johann Lodewyks 11

12 Kräfte am offenen Riementrieb Bild (16.02) + (16.04) übertragbare Umfangskraft (16.06) dynamische Wellenbelastung m 1 F t F 1 F 2 F 1 m F w k F t [ N ] F 1 [ N ] (16.03) F 1 1 e b 1 m [ - ] Eytelweinsche Beziehung F 2 2 m k [ - ] Reibungszahl [ - ] Trumkraftverhältnis [ - ] Ausbeute [ - ] Wellenlastfaktor F t [N] übertragende Umfangskraft F w0 [N] statische Wellenlast e [m] Wellenabstand Antrieb: d 1 [m] Durchmesser F 1 [N] Zugkraft b 1 [rad] Umschlingungswinkel Abtrieb: d 2 [m] Durchmesser F 2 [N] Zugkraft b 2 [rad] Umschlingungswinkel v 1 [m/s] Riemengeschwindigkeit v 2 = v 1 Johann Lodewyks 12

13 Riemenbelastungen Bild Fliehkraft f reduziert die Vorspannung Biegung b1,2 verringert die Lebensdauer Dehnung 1,2 verursacht Dehnschlupf Spannungserhöhung bei Riemenschwingung (16.10) Übersetzung i d 2 d 1 [ - ] Johann Lodewyks 13

14 Bild Geometrische Beziehungen des Synchronriemens l T [m] Trumlänge b 1 [rad] Umschlingungswinkel e p d 1 d 2 z 1 z 2 [rad] Trumneigungswinkel [m] Wellenabstand [ - ] Teilung [m] Durchmesser [ - ] Zähnezahl der Scheibe Johann Lodewyks 14

15 Bodenscheibe Bild Werkstoff: Gusseisen, Stahlguss oder Stahl Durchmesser: d < 355 mm Lauffläche geschliffen gewölbte Lauffläche zur Riemenzentrierung Johann Lodewyks 15

16 Armscheibe Bild Johann Lodewyks 16

17 Riemenscheiben Bild Bild Vollscheibe geschweißte Flachriemenscheibe gegossene Bodenscheibe gelötet Keilriemenscheiben geschweißt Johann Lodewyks 17

18 Synchronriemenscheiben Bild a) und c) mit 1 Bordschiebe b) mit 2 Bordscheiben d) ohne Bordscheiben Johann Lodewyks 18

19 Riemengetriebe Bild Stufenscheiben Kegelscheiben Keilscheiben Ausrückgetriebe Johann Lodewyks 19