Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

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Riementriebe• 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

• Nachteile– Schlupf beim Flachriemen

– große Wellenquerkraft

– großer Platzbedarf

– begrenzter Temperaturbereich

– elektrostatische Aufladung möglich

• Bauarten– Flachriemen, Keilriemen, Synchronriemen

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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: < 98%• Übersetzungsverhältnis: i < 20• Geschwindigkeit: v < 100 m/s

Bild 16-01

b) Bandriemen, zusammengesetzte Zugbänder

a) Kordriemen

c) Bandriemen, breite Zugbänder

L) LaufschichtZ) ZugschichtD) Deckschicht

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Keilriemen

• Aufbau– Zugschicht

• Polyesterfasern

– Kern• Kautschuk

– Hülle• Textilgewebe

– Verbundkeilriemen• geringe

Riemenschwingung

– Keilrippenriemen• hohe

Geschwindigkeit

Bild 16-02

SchmalkeilriemenNormalkeilriemen

Breitkeilriemen

a) b) c)

d)

g)f)

e)

Doppelkeilriemen

Verbundkeilriemen Keilrippenriemen

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Kräfte am Keilriemen

• Eigenschaften– Reibschluss der Flanke

– auch Zahnriemen nur mit Flankenkontakt

– große Normalkraft

– geringe Wellenbelastung

– Keilwinkel 32° bis 40°

Bild 16-03

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Synchronriemen

• Eigenschaften– Formschluss

– konstante Übersetzung

– hoher Wirkungsgrad

• Aufbau– Zugelemente

• Stahlseil, Glasfaser

– Riemenkörper• Gummi, Elastomer

– Deckschicht• Polyamidgewebe

Bild 16-04

einfachverzahnt

a)

b)

c)

trapezförmiges Zahnprofil

doppeltverzahnt

mit einseitiger Bordscheibe

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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 ()

Bild 16-07

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Riemenführung

• b) gekreuzt – gegensinnige Wellendrehrichtung

– nur für Flachriemen geeignet

• c) halbgekreuzt– gekreuzte Wellen

• d) Winkeltrieb– Wellenachsen mit Schnittpunkt

– Umlenkrolle notwendig

Bild 16-07

b)

c)

d)

gekreuzt

halbgekreuzt (geschränkt)

Winkeltrieb

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Mehrfachantriebe

• Eigenschaften– Leistungsverteilung

– ein Antrieb, mehrere Verbraucher

– Ober- und Unterseite des Riemens als Lauffläche

– Mehrfachbiegung

– Zahnriemen für winkelgetreue Übersetzung

Bild 16-07

e)

f)

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RiemenvorspannungBild 16-08

b)c)

d)

Dehnspannung

Spannschlitten Wippe

a)

Spannrolle Spannschiene

e)f)

Schwenkscheibe

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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

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Einsatzbereich

• Kette– große Masse

– schlupffrei

• Keilriemen– geringe Vorspannung

• Synchronriemen– formschlüssig

• Flachriemen– geringste Masse

Bild 16-05

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Kräfte am offenen Riementrieb Bild 16-15

Antrieb: d1[m] Durchmesser F1

[N] Zugkraft 1[rad] Umschlingungswinkel

Abtrieb: d2[m] Durchmesser F2

[N] Zugkraft 2[rad] Umschlingungswinkel

v1[m/s] Riemengeschwindigkeit

v2 = v1

Ft[N] übertragende Umfangskraft

Fw0[N] statische Wellenlast

e [m] Wellenabstand

(16.03) F1

F2

1

2e1

m [ - ]Eytelweinsche Beziehung

(16.02) + (16.04)

Ft F1 F2 F1m 1

m F1 [ N ]

übertragbare Umfangskraft

[ - ] Reibungszahl

m [ - ] Trumkraftverhältnis

[ - ] Ausbeute

(16.06)

Fw k Ft [ N ]dynamische Wellenbelastung

k [ - ] Wellenlastfaktor

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RiemenbelastungenBild 16-17

• Fliehkraft f

– reduziert die Vorspannung

• Biegung b1,2

– verringert die Lebensdauer

• Dehnung 1,2

– verursacht Dehnschlupf

• Spannungserhöhung bei Riemenschwingung

(16.10)

id2

d1

[ - ]Übersetzung

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Geometrische Beziehungen des SynchronriemensBild 16-19

lT[m] Trumlänge

1[rad] Umschlingungswinkel

[rad] Trumneigungswinkel

e [m] Wellenabstand

p [ - ] Teilung

d1 d2 [m] Durchmesser

z1 z2 [ - ] Zähnezahl der Scheibe

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Bodenscheibe– Werkstoff: Gusseisen, Stahlguss oder Stahl– Durchmesser: d < 355 mm– Lauffläche geschliffen– gewölbte Lauffläche

zur Riemenzentrierung

Bild 16-10

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ArmscheibeBild 16-11

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RiemenscheibenBild 16-13

geschweißte Flachriemenscheibe

Keilriemenscheiben

Vollscheibe

gegossene Bodenscheibe

gelötet geschweißt

Bild 16-12

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SynchronriemenscheibenBild 16-13

a) und c) mit 1 Bordschiebeb) mit 2 Bordscheibend) ohne Bordscheiben

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RiemengetriebeBild 16-09

Stufenscheiben Kegelscheiben AusrückgetriebeKeilscheiben