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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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)
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Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente
RiemenvorspannungBild 16-08
b)c)
d)
Dehnspannung
Spannschlitten Wippe
a)
Spannrolle Spannschiene
e)f)
Schwenkscheibe
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Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente
Auswahlkriterien der Riemenbauarten
• Flachriemen– große Vorspannung (
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Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente
Einsatzbereich• Kette
– große Masse– schlupffrei
• Keilriemen– geringe Vorspannung
• Synchronriemen– formschlüssig
• Flachriemen– geringste Masse
Bild 16-05
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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
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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
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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
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Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente
Bodenscheibe– Werkstoff: Gusseisen, Stahlguss oder Stahl– Durchmesser: d < 355 mm– Lauffläche geschliffen– gewölbte Lauffläche
zur Riemenzentrierung
Bild 16-10
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Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente
ArmscheibeBild 16-11
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Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente
RiemenscheibenBild 16-13
geschweißte FlachriemenscheibeKeilriemenscheiben
Vollscheibe
gegossene Bodenscheibe
gelötet geschweißt
Bild 16-12
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Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente
SynchronriemenscheibenBild 16-13
a) und c) mit 1 Bordschiebeb) mit 2 Bordscheibend) ohne Bordscheiben
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Riementriebe Roloff/Matek Maschinenelemente
RiemengetriebeBild 16-09
Stufenscheiben Kegelscheiben AusrückgetriebeKeilscheiben
RiementriebeAufbau von FlachriemenKeilriemenKräfte am KeilriemenSynchronriemenoffener RiementriebRiemenführungMehrfachantriebeRiemenvorspannungAuswahlkriterien der RiemenbauartenEinsatzbereichKräfte am offenen RiementriebRiemenbelastungenGeometrische Beziehungen des SynchronriemensBodenscheibeArmscheibeRiemenscheibenSynchronriemenscheibenRiemengetriebe