Johann Lodewyks 1

Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

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

Johann Lodewyks 2

Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

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: η < 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

Johann Lodewyks 3

Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

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

Johann Lodewyks 4

Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

Kräfte am Keilriemen• Eigenschaften

– Reibschluss der Flanke– auch Zahnriemen nur

mit Flankenkontakt– große Normalkraft – geringe Wellenbelastung– Keilwinkel 32° bis 40°

Bild 16-03

Johann Lodewyks 5

Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

Synchronriemen• Eigenschaften

– Formschluss– konstante Übersetzung– hoher Wirkungsgrad

• Aufbau– Zugelemente

• Stahlseil, Glasfaser– Riemenkörper

• Gummi, Elastomer– Deckschicht

• Polyamidgewebe

Bild 16-04

einfachverzahnta)

b)

c)

trapezförmiges Zahnprofil

doppeltverzahnt

mit einseitiger Bordscheibe

Johann Lodewyks 6

Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

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 (β)

Bild 16-07

Johann Lodewyks 7

Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

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

Johann Lodewyks 8

Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

Mehrfachantriebe• Eigenschaften

– Leistungsverteilung– ein Antrieb, mehrere

Verbraucher– Ober- und Unterseite des

Riemens als Lauffläche– Mehrfachbiegung– Zahnriemen für winkelgetreue

Übersetzung

Bild 16-07

e)

f)

Johann Lodewyks 9

Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

RiemenvorspannungBild 16-08

b)c)

d)

Dehnspannung

Spannschlitten Wippe

a)

Spannrolle Spannschiene

e)f)

Schwenkscheibe

Johann Lodewyks 10

Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

Auswahlkriterien der Riemenbauarten

• Flachriemen– große Vorspannung (

Johann Lodewyks 11

Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

Einsatzbereich• Kette

– große Masse– schlupffrei

• Keilriemen– geringe Vorspannung

• Synchronriemen– formschlüssig

• Flachriemen– geringste Masse

Bild 16-05

Johann Lodewyks 12

Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

Kräfte am offenen Riementrieb Bild 16-15

Antrieb: d1 [m] Durchmesser F1 [N] Zugkraft β 1 [rad] Umschlingungswinkel

Abtrieb: d2 [m] Durchmesser F2 [N] Zugkraft β 2 [rad] Umschlingungswinkel

v1 [m/s] Riemengeschwindigkeit

v2 = v1

Ft [N] übertragende Umfangskraft

Fw0 [N] statische Wellenlast

e [m] Wellenabstand

(16.03) F1F2

σ 1σ 2

eµ β 1 m [ - ]Eytelweinsche Beziehung

(16.02) + (16.04)Ft F1 F2− F1

m 1−m

⋅ F1 κ⋅ [ N ]übertragbare Umfangskraft

µ [ - ] Reibungszahl

m [ - ] Trumkraftverhältnis

κ [ - ] Ausbeute

(16.06)Fw k Ft⋅ [ N ]dynamische Wellenbelastung

k [ - ] Wellenlastfaktor

Johann Lodewyks 13

Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

RiemenbelastungenBild 16-17

• Fliehkraft σf– reduziert die

Vorspannung• Biegung σb1,2

– verringert die Lebensdauer

• Dehnung σ1,2– verursacht

Dehnschlupf• Spannungserhöhung

bei Riemenschwingung

(16.10)i

d2d1

[ - ]Übersetzung

Johann Lodewyks 14

Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

Geometrische Beziehungen des SynchronriemensBild 16-19

lT [m] Trumlänge

β 1 [rad] Umschlingungswinkel

α [rad] Trumneigungswinkel

e [m] Wellenabstand

p [ - ] Teilung

d1 d2, [m] Durchmesser

z1 z2, [ - ] Zähnezahl der Scheibe

Johann Lodewyks 15

Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

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

zur Riemenzentrierung

Bild 16-10

Johann Lodewyks 16

Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

ArmscheibeBild 16-11

Johann Lodewyks 17

Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

RiemenscheibenBild 16-13

geschweißte FlachriemenscheibeKeilriemenscheiben

Vollscheibe

gegossene Bodenscheibe

gelötet geschweißt

Bild 16-12

Johann Lodewyks 18

Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

SynchronriemenscheibenBild 16-13

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

Johann Lodewyks 19

Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

RiemengetriebeBild 16-09

Stufenscheiben Kegelscheiben AusrückgetriebeKeilscheiben

RiementriebeAufbau von FlachriemenKeilriemenKräfte am KeilriemenSynchronriemenoffener RiementriebRiemenführungMehrfachantriebeRiemenvorspannungAuswahlkriterien der RiemenbauartenEinsatzbereichKräfte am offenen RiementriebRiemenbelastungenGeometrische Beziehungen des SynchronriemensBodenscheibeArmscheibeRiemenscheibenSynchronriemenscheibenRiemengetriebe