Riementriebe
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Roloff/Matek Maschinenelemente • Definition Riementriebe Riementriebe – Reib- oder formschlüssige Momentenübertragung über ein biegeweiches, elastisches Zugmittel (Riemen), zwischen zwei oder mehreren Wellen • Vorteile – – – – – – – • Nachteile elastische Kraftübertragung geräuscharmer Lauf einfach und preiswerter Aufbau geringer Wartungsaufwand geringes Leistungsgewicht große Übersetzungen möglich hohe Umfangsgeschwindigkeit – – – – – Schlupf beim Flachriemen große Wellenquerkraft großer Platzbedarf begrenzter Temperaturbereich elektrostatische Aufladung möglich • Bauarten – Flachriemen, Keilriemen, Synchronriemen Johann Lodewyks 1 Roloff/Matek Maschinenelemente Riementriebe Bild 16-01 Aufbau von Flachriemen a) Kordriemen • 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 b) Bandriemen, zusammengesetzte Zugbänder c) Bandriemen, breite Zugbänder L) Laufschicht Z) Zugschicht D) Deckschicht Johann Lodewyks 2 Roloff/Matek Maschinenelemente Riementriebe Bild 16-02 Keilriemen • Aufbau a) – Zugschicht Normalkeilriemen • Polyesterfasern – Kern • Kautschuk b) c) Schmalkeilriemen d) – Hülle e) • Textilgewebe • geringe Riemenschwingung Doppelkeilriemen Breitkeilriemen – Verbundkeilriemen f) g) – Keilrippenriemen • hohe Geschwindigkeit Verbundkeilriemen Johann Lodewyks Keilrippenriemen 3 Roloff/Matek Maschinenelemente Riementriebe Bild 16-03 Kräfte am Keilriemen • Eigenschaften – Reibschluss der Flanke – auch Zahnriemen nur mit Flankenkontakt – große Normalkraft – geringe Wellenbelastung – Keilwinkel 32° bis 40° Johann Lodewyks 4 Roloff/Matek Maschinenelemente Synchronriemen Riementriebe trapezförmiges Zahnprofil Bild 16-04 • Eigenschaften – Formschluss – konstante Übersetzung – hoher Wirkungsgrad a) einfachverzahnt • Aufbau – Zugelemente • Stahlseil, Glasfaser – Riemenkörper b) doppeltverzahnt • Gummi, Elastomer – Deckschicht • Polyamidgewebe c) Johann Lodewyks mit einseitiger Bordscheibe 5 Roloff/Matek Maschinenelemente Riementriebe Bild 16-07 offener Riementrieb • 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 Roloff/Matek Maschinenelemente Riementriebe Bild 16-07 Riemenführung b) • b) gekreuzt – gegensinnige Wellendrehrichtung – nur für Flachriemen geeignet gekreuzt • c) halbgekreuzt – gekreuzte Wellen c) • d) Winkeltrieb – Wellenachsen mit Schnittpunkt – Umlenkrolle notwendig halbgekreuzt (geschränkt) d) Winkeltrieb Johann Lodewyks 7 Roloff/Matek Maschinenelemente Riementriebe Bild 16-07 Mehrfachantriebe e) • Eigenschaften – Leistungsverteilung – ein Antrieb, mehrere Verbraucher – Ober- und Unterseite des Riemens als Lauffläche – Mehrfachbiegung – Zahnriemen für winkelgetreue Übersetzung f) Johann Lodewyks 8 Roloff/Matek Maschinenelemente Riementriebe Bild 16-08 Riemenvorspannung a) Dehnspannung c) b) Spannschiene Spannrolle f) d) e) Spannschlitten Wippe Johann Lodewyks Schwenkscheibe 9 Roloff/Matek Maschinenelemente Riementriebe Auswahlkriterien der Riemenbauarten • Flachriemen – – – – – • Synchronriemen große Vorspannung (<2 Ft) mittlere Übersetzung (i<15) große Geschwindigkeit geringe Laufgeräusche großer Wellenabstand • Keilriemen – – – – – – – – – geringe Vorspannung (<1.1 Ft) konstante Übersetzung (i<10) winkelgenaue Übertragung kein Schlupf keine Überlastsicherheit • Keilrippenriemen kleine Vorspannung(<1.5Ft) große Übersetzung (i<20) kleiner Abstand Drehmomtentstöße Johann Lodewyks – großer Wellenabstand – große Übersetzung (i<40) – große Geschwindigkeit 10 Roloff/Matek Maschinenelemente Riementriebe Bild 16-05 Einsatzbereich • Kette – große Masse – schlupffrei • Keilriemen – geringe Vorspannung • Synchronriemen – formschlüssig • Flachriemen – geringste Masse Johann Lodewyks 11 Roloff/Matek Maschinenelemente Riementriebe Bild 16-15 Kräfte am offenen Riementrieb (16.02) + (16.04) übertragbare Umfangskraft Ft F1 F2 F1 m 1 m (16.03) F1 [ N ] Eytelweinsche Beziehung F1 1 F2 2 e b 1 m [-] (16.06) dynamische Wellenbelastung Fw k Ft [ N ] [ - ] Reibungszahl m [ - ] Trumkraftverhältnis [ - ] Ausbeute k [ - ] Wellenlastfaktor Ft [N] übertragende Umfangskraft Fw0 [N] statische Wellenlast e [m] Wellenabstand Antrieb: d1 [m] Durchmesser Abtrieb: d2 [m] Durchmesser F1 [N] Zugkraft F2 [N] Zugkraft b 1 [rad] Umschlingungswinkel v 1 [m/s] Riemengeschwindigkeit b 2 [rad] Umschlingungswinkel v2 Johann Lodewyks = v1 12 Roloff/Matek Maschinenelemente Riementriebe Bild 16-17 Riemenbelastungen • Fliehkraft f – reduziert die Vorspannung • Biegung b1,2 – verringert die Lebensdauer • Dehnung 1,2 – verursacht Dehnschlupf • Spannungserhöhung bei Riemenschwingung (16.10) Übersetzung i d2 [-] d1 Johann Lodewyks 13 Roloff/Matek Maschinenelemente Riementriebe Bild 16-19 Geometrische Beziehungen des Synchronriemens lT [m] Trumlänge b 1 [rad] Umschlingungswinkel [rad] e [m] Wellenabstand p [-] Teilung d1 d2 [m] Durchmesser z1 z2 [-] Zähnezahl der Scheibe Trumneigungswinkel Johann Lodewyks 14 Roloff/Matek Maschinenelemente Bodenscheibe – – – – Riementriebe Bild 16-10 Werkstoff: Gusseisen, Stahlguss oder Stahl Durchmesser: d < 355 mm Lauffläche geschliffen gewölbte Lauffläche zur Riemenzentrierung Johann Lodewyks 15 Roloff/Matek Maschinenelemente Riementriebe Bild 16-11 Armscheibe Johann Lodewyks 16 Roloff/Matek Maschinenelemente Riementriebe Bild 16-13 Riemenscheiben Bild 16-12 Vollscheibe geschweißte Flachriemenscheibe gegossene Bodenscheibe gelötet geschweißt Keilriemenscheiben Johann Lodewyks 17 Roloff/Matek Maschinenelemente Riementriebe Bild 16-13 Synchronriemenscheiben a) und c) mit 1 Bordschiebe b) mit 2 Bordscheiben d) ohne Bordscheiben Johann Lodewyks 18 Roloff/Matek Maschinenelemente Bild 16-09 Riemengetriebe Stufenscheiben Kegelscheiben Riementriebe Keilscheiben Johann Lodewyks Ausrückgetriebe 19
