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Keilriemen contra Zahnriemen
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29.11.2004, 07:52
Verschiedene Gerätehersteller haben z.B. zum Antrieb der Capstanwelle bzw.Rutschkupplungen/Vorgelege usw. verschiedene Profilformen der Antriebsriemen gewählt(Vierkantriemen,Dreikantriemen,Rundriemen,Flachriemen).
Was war der Grund für den Einsatz eines bestimmten Profiles? Welche Profile haben welche Vor-und Nachteile ?
29.11.2004, 09:42
Hier ein erster Überblick aus wikipedia:
http://de.wikipedia.org/wiki/Riemenarten Riemenarten aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie Riemengetriebe im klassischen Sinn des Maschinenbaus nutzen verschiedene Riemenarten zur Kraftübertragung. Man unterscheidet im wesentlichen Flach-, Keil-, und Zahnriemen. Daneben gibt es auch Mischformen, sowie weitere Riemenarten (zum Beispiel Gummiringe). Inhaltsverzeichnis [AnzeigenVerbergen] 1 Flachriemen 2 Keilriemen 3 Zahnriemen 4 Keilflach-/Zahnflachriemen 5 Rundriemen [bearbeiten] Flachriemen Diese waren ursprünglich aus Leder geschnittene Streifen, die an den Enden miteinander verschraubt wurden. Lederriemen werden heute praktisch nicht mehr verwendet. Sie haben jedoch gute Reibwerte. Heute werden die Riemen meist aus Textilien hergestellt und an den Enden entweder verklebt, verschweißt oder vernäht. Die Flachriemen nutzen die Haftreibung auf den Riemenscheiben aus. Als so genannte Transmission stellen sie eine der einfachsten Formen eines Getriebes dar. Sie haben den Vorteil gegenüber Keilriemen, dass sie auf flachen Riemenscheiben seitlich verschoben werden können. So können sie von einer auf der Welle befestigten Scheibe auf eine daneben befindliche durchdrehende Scheibe verschoben werden und stellen dadurch eine einfache Kupplung dar. Durch die kleine Materialstärke sind sie biegsamer und der Scheibendurchmesser kann kleiner als bei Keilriemen sein. Um zu verhindern, dass der Riemen von den Scheiben lauft, sind diese ballig ausgeführt: der Riemen zentriert sich automatisch. [bearbeiten] Keilriemen Da die Reibung in einer keilförmigen Rille wesentlich höher ist, als bei einer flachen Auflage, entstanden die Keilriemen. Diese bestehen aus Gummi mit einer Textil oder Stahlseileinlage und werden endlos gefertigt. Sie können bei gleichen Platzbedarf wesentlich größere Drehmomente als Flachriemen übertragen. Durch die höhere Reibung sind die Kräfte auf die Lager wesentlich geringer. Man kann auch mehrere Keilriemen nebeneinander anordnen. Bei Antrieben mit mehreren parallelen Keilriemen ist aufgrund der Ausdehnung jedoch wichtig, daß alle Riemen zugleich getauscht werden sollen. Der Keilriemen ist wohl der bekannteste Vertreter der Antriebsriemen. Er findet in Kraftfahrzeugen Verwendung um die Lichtmaschine, häufig auch den Ventilator und die Wasserpumpe oder die Hydraulikpumpe für die Servolenkung anzutreiben. Aber ebenso findet er im Haushalt in Waschmaschinen zum Drehen der Trommel verwendet. Normalerweise werden Keilriemen auf Riemenscheiben mit einem fixen Durchmesser verwendet. Man kann jedoch auch zwei konische Scheiben weiter zusammen oder auseinder schieben, so dass der Riemen weiter innen oder außen läuft. Es entsteht so ein verstellbares Getriebe. Eine dieser Bauformen, die sich selbst drehzahlabhängig selbst nachstellt, ist auch unter der Bezeichnung Variomatic bekannt und wird bei Motorrollern eingesetzt.. Während Flachriemen nicht genormt sind, sind die Keilriemen weitgehend standardisiert, sodass sie Herstellerneutral verwendet und getauscht werden können. Da es Unterschiede in der Normung gibt, DIN 7753 Teil 1/ISO 4184 Europäisch und RMA/MPTA Amerikanisch, wird ein Umrechnungsfaktor [1] (http://www.kettenkugellagerkorsten.de/ta...belle.html) Ld auf La benutzt. Da der Keilriemen relativ hoch (dick) ist, kommt es bei der Umlenkung zu einer Stauchung innen und somit zur Erwärmung. Man kann den Keilriemen nun zahnen um kleine Scheibendurchmesser zu erlauben oder die Verluste zu verringern. Jedoch ist auch ein gezahnter Keilriemen immer noch ein Keilriemen, da er kraftschlüssig durch die Keilwirkung an den Flanken arbeitet. Der Keilrippenriemen ist eine Mischform aus Flachriemen und Keilriemen. Der Riemen besitzt Rippen, die in Längsrichtung verlaufen. Die Riemenscheibe weist entprechende Rillen auf. [bearbeiten] Zahnriemen Eine Sonderform des Riemens, der für eine formschlüssige Kraftübertragung sorgt, ist der Zahnriemen (auch Synchronriemen). Dabei sind auf der Innenseite des Riemens, ähnlich einer Kette, Zähne aus Gummi (Neopren) oder Kunststoff (Polyurethan) angeordnet, die in ein spezielles Zahnrad eingreifen. Vorteil bei dieser Form ist, dass der Umschlingungswinkel des Riemens auf dem Zahnrad nicht so groß sein muss wie bei den Keil- oder Flachriemen, und dass diese Form der Kraftübertragung keinen Schlupf aufweist. Eine typische Anwendung für Gummiriemen ist der Antrieb der Nockenwelle von der Kurbelwelle in Kolbenmotoren beziehungsweise für Kunststoffriemen ist der Antrieb von Positioniersystemen (über Servomotoren) wie zum Beispiel Verpackungsmaschinen oder Roboter. Durch die Möglichkeit von hohen Drehzahlen, seiner Laufruhe und nicht zuletzt durch den Preis ist der Zahnriemen eine Alternative zu Antriebsketten. [bearbeiten] Keilflach-/Zahnflachriemen Keilflach-/Zahnflachriemen sind eine Mischform aus Keil- beziehungsweise Zahnriemen und Flachriemen. Die Kraftübertragung funktioniert bei kleinen Riemenscheiben wie ein Keil- beziehungsweise Zahnriemen, bei großen Riemenscheiben wie bei Flachriemen. [bearbeiten] Rundriemen Für kleine Kräfte werden häufig auch Rundriemen verwendet. Früher aus Lederstreifen hergestellt (zum Beispiel bei Nähmaschinen), kommen heute runde Kunststoffriemen zur Anwendung. Sie haben den Vorteil, dass sie sehr flexibel anwendbar sind. Sie werden beispielsweise bei Textilmaschinen verwendet. Sie vertragen hohe Geschwindigkeiten, haben eine ähnlich hohe Reibung wie Keilriemen, sind aber leichter zu kreuzen. Die Riemenscheiben müssen nicht unbedingt fluchten. Siehe auch: Getriebe, Verbindungsart, Riemengetriebe
Michael(F)
29.11.2004, 13:59
Zitat:Michael Franz posteteDazu möchte ich einige Anmerkungen machen: Die Übertragung großer Drehmomente geht zwangsweise einher mit einer wesentlichen Erhöhung der Vorspannung und somit der Belastung der Lager oder aber mit einer Erhöhung des Umschlingungswinkels was allerdings nur in seltenen Fällen erstrebenswert sein wird. Ebenso muß die Riemenspannung um so weiter heraufgesetzt werden, je kleiner der Scheibendurchmesser ist. Es kommt der Punkt, wo ein Keilriemengetriebe nicht mehr technisch realisiert werden kann. Diese Gründe sind u.a. ausschlaggebend, daß Keilriemen im Tonbandgerätebau keine Verwendung finden. Anders dagegen die Flachriemen. Hier gibt es vielerlei Ausführungsformen die auch heutzutage in Maschinen und Transmissionsanlagen zum Einsatz kommen. In Bandmaschinen kommen sowohl Riemen aus gummiertem Gewebe als auch solche aus homogenen Materialien zur Anwendung. Letztere Typen können aus PVC- oder Gummimischungen gefertigt werden. Beide Materialarten haben Vor- und Nachteile wobei die Vorteile einer guten Kautschukmischung u.a. in ihrer unübertroffenen Elastizität bestehen. Beiden Materialien ist gemeinsam, daß sie in einer sehr hohen Präzision mit geringsten Toleranzen gefertigt werden können - das ist bei gewebearmierten Flachriemen und erst recht bei Keilriemen unmöglich. Beidseitig geschliffene flache Kautschukriemen arbeiten unvergleichlich lagerschonender als jede andere Treibriemenform und sind hervorragend geeignet gegensinnig drehende Scheiben anzutreiben da die Haftkraft von Lauf- und Tragseite gleichhoch ist. Ihr einziger Nachteil gegenüber Rundriemen ist der etwas höhere Preis.
29.11.2004, 18:35
Weiter gehts mit den am häufigsten in Bandmaschinen verbauten Riemen. Die Rundriemen. Auch hier unterscheiden wir zwischen elastischen und nicht dehnbaren Riemen. Letztere sind z.B. in den Zwönitzer MTG-Geräten zu finden. Eine endlos geflochtene Schnur wurde mit einer Kunststoffumhüllung (Igelit) versehen. Die Lebensdauer ist bei sachgerechtem Einbau und Wartung nahezu unbegrenzt. Für eine saubere und schlupffreie Mitnahme muß ein großer Umschlingungswinkel gegeben sein. Die erforderliche Vorspannung ist mittels justierbarer Spannrolle exakt einstellbar und muß nach einer gewissen Betriebszeit nachjustiert werden. Originaler Ersatz ist m.W. nicht möglich - normale elastische Rundriemen müssen dafür herhalten.
Womit wir bei den gängigsten Antriebsriemen sind. Relativ einfach und in guter Qualität beschaffbar, preislich ist eine gewisse Bandbreite vorhanden welche sich nicht unbedingt an der Qualität orientiert! Eine Sonderstellung nehmen hier die Federpeesen ein. Deren größte Vorteile sind die unübertroffen einfache Montage, problemlose Variation der Länge und die einfache Beschaffung. Gravierende Nachteile sind der geräuschvolle Lauf - ganz besonders bei Spurfehlern - und die im Verhältnis zu anderen Materialien wesentlich geringere Kraftübertragung. Tesla hatte Federpeesen oft als Zählwerksantrieb verbaut. Ungeachtet aller Nachteile gibt es keine bessere Notlösung um einen nicht vorrätigen Rundriemen, zumindest probehalber, mittels einer Feder zu ersetzen! Um einen ruhigen Lauf zu gewähren müssen die Spurrillen aller Scheiben exakt fluchten! Das ist ein Gefummel mit verschieden starken Justierscheiben oder einfacher mittels Höheneinstellschraube. Bei Fluchtfehlern neigt auch eine gute Rundschnur dazu sich in sich selbst zu verdrehen und entsprechend unruhig ist dann deren Lauf. Bei Tellerantrieben ist sowas noch rel. belanglos - eine Tonwelle verlangt aber große Sorgfalt in der Justage. Der Ausweg aus solcherart zeitraubenden Prozeduren wurde bald gefunden. Es ist der elastische Profilriemen. Zumeist als quadratisches Profil angelegt tolerieren solche Getriebe gewissen Versatz anstandslos. Das spart kostbare Montagezeit. Die Herstellung einer 90° - Spurrille ist zumindest bei mechanischer Bearbeitung viel einfacher, und somit billiger, realisierbar als eine exakte Hohlkehle. Wenn es ganz extrem sein soll greift man zu den elastischen Dreikantriemen. Da ist sicher Anselm voll in seinem Element:-) Der Dreikantriemen ist z.B. bei den Report-Geräten im Querschnitt ein ungleichschenkliges Dreieck. Das bedeutet, die beiden Laufseiten des Riemens werden von den zwei langen Schenkeln gebildet. Sowohl auf der treibenden als auch auf der getriebenen Scheibe - in diesem Falle die Schwungmasse - sitzt der Riemen nahezu bündig in seiner Laufrille. Da die Schwungmasse schwenkbar angeordnet ist wird auf diese Weise sichergestellt daß der Riemen nicht umschlägt was wiederrum zu Gleichlaufproblemen führen würde. In diesem Zusammenhang ist noch ein Aspekt erwähnenswert: Bedingt durch diese Profilgestaltung kann das Getriebe mit einer geringeren Vorspannung arbeiten als das bei einem Rundriemen der Fall wäre. Somit werden insbesondere die Motorlager entlastet was sich folglich positiv auf den Stromverbrauch der Antriebsgruppe auswirkt. Einziger Nachteil dieser Riemen ist der schon sittenwidrige Preis der dafür verlangt wird.
29.11.2004, 19:40
Zitat:Michael Franz posteteZu den klassischen Flachriemen fällt mir noch folgendes ein: Leder war aus den genannten Gründen das beliebteste Material. Im Laufe der Betriebszeit verringerte sich die Haftung. Um das auszugleichen gab und gibt es spezielles Riemenwachs für Ledertreibriemen. Daß Flachriemen zusammengeschraubt wurden ist erstmal nicht normal und kann nur ein Notbehelf gewesen sein. Es gab für Lederriemen spezielle Riemenverbinder. Diese wurden in die freien Enden des Treibriemens eingepreßt. Nun konnte der Riemen eingefädelt und die beiden kammartig ineinandergreifenden Verbinder mit einem Durchsteckbolzen zusammengefügt werden. So ist das Vorgehen bei einem Transmissionsgetriebe da hier mit einem endlosen Riemen nicht gearbeitet werden kann. Der entscheidende Nachteil von Leder ist der Preis! Als Ausweg wurde der gewebearmierte Gummiriemen eingeführt. Er kann in beliebigen Längen maschinell produziert werden und ist als Meterware problemlos vorzuhalten. Die vom Lederriemen bekannten Verbinder sind hier nicht einsetzbar. Also werden die Riemenenden deckungsgleich zweireihig gelocht und mittels Lederschnüren "vernäht". Dabei muß genau auf die Laufrichtung geachtet werden. Systembedingt ist hier kein so ruhiger Lauf wie beim Lederriemen zu erzielen. Noch ein Nachteil ist die recht große plastische Dehnung dieses Materials. Mehrmaliges Einkürzen eines neuen Riemens ist da nicht zu umgehen. Um die Haftung auf den Scheiben zu erhöhen kann Riemenwachs nicht verwendet werden. Statt dessen streut man gemahlenes Kolophonium auf die einlaufende Riemenseite. Während Leder empfindlich auf Nässe reagiert mögen diese Gummiriemen nicht in Kontakt mit Ölen und Fetten geraten. Ein Nachteil ist beiden Materialien gemeinsam: Bedingt durch deren große Masse (solche Treibriemen können schon mal über einen Zentner auf die Waage bringen) ist eine sehr hohe Lagerbelastung durch die Vorspannung vonnöten um einen möglichst gleichförmigen Lauf zu gewähren. Neben den treibenden Scheiben mit balliger Lauffläche sind auch Scheiben mit gerader, konischer Lauffläche gegeneinander versetzt angeordnet üblich. Damit erfolgt eine Geschwindigkeitsregulierung einzelner Abtriebe um z.B. mehrere Abtriebe exakt gleichschnell laufen zu lassen. Der Treibriemen muß hierbei zwangsgeführt werden. Dazu dienen zwei verstellbare und frei angeordnete Seitenschwerter. Bei Getrieben deren Treibscheiben konstruktiv einseitig gelagert sind setzt man heute moderne endlose Flachriemen ein. Diese sind wesentlich flexibler, viel leichter und zudem recht preiswert. Die Dicke solcher Riemen beträgt 1 bis 2 mm, also etwa ein Zehntel der Dicke konventioneller Gummigewebe- und Lederriemen. Für kleine Antriebe wie etwa bei Tonbandmaschinen gibt es solche Riemen in Stärken von unter einem Millimeter. Um auf den Kern der ursprünglichen Fragestellung zurückzukommen: Eine Aussage, welcher Treibriementyp der Beste ist kann so nicht gegeben werden. Weder allgemein, noch im Besonderen betreffs der Belange moderner Bandmaschinengetriebe. Es kommt immer darauf an wo und wie ein Treibriemen eingesetzt wird, welche Anforderungen er erfüllen soll. Abgesehen von einzelnen Exoten sind nach meiner Meinung Rundriemen als universelles Element für alle Zwecke gut zu gebrauchen. Elastische Flachriemen sind dagegen die eleganteste Lösung für den konventionellen Tonwellenantrieb und die vernünftigste Lösung bei Einmotorenlaufwerken - wenn genügend Platz in der Kiste ist ;-)
30.11.2004, 11:06
MT118-Fan,
ein Lob für Deine ausführlichen,informativen und zugleich lehrreichen Ausführungen. Es ist doch erstaunlich,welches Wissen wir hier,in diesem Forum, gemeinsam in der Lage sind, zusammenzukriegen und zu veröffentlichen. Wie schön ,daß ein paar erfahrene Haasen dabei sind. Bernd |
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