Riementriebe

Riementriebe sind eine Art der Zugmitteltriebe und werden oft auch „Wandler“ genannt, weil sie z.B. die Drehzahl und das Drehmoment wandeln.

Pros

Pros
  • Elastische Kraftübertragung
  • Geräuscharm
  • preiswert
  • stoß- und schwingungsdämpfender Lauf
  • Große Wellenabstände möglich
  • Keine Schmierung erforderlich
  • Geringer Wartungsaufwand

Cons

Cons
  • Schlupf durch Dehnung der Riemen
  • Dadurch ungenaues Übersetzungsverhältnis
  • Begrenzte Anwendungstemperatur
  • Zusätzliche Lagerbelastung durch Spannen der Riemen
  • hoher Platzbedarf

Spannen der Riemen

Riemen müssen gespannt werden, damit diese Kraft übertragen können. Das Spannen der Riemen ruft dabei eine erhöhte Lagerbelastung hervor. Das Spannen kann durch ein Verschieben oder Schwenken vom Motor oder mit einer Spannrolle geschehen.

Bauarten

Es wird im wesentlichen zwischen unverzahnten (Kraftschluss) und verzahnten Riemen (Formschluss) unterschieden.

Unverzahnte Riemen (Kraftschluss)

Unverzahnte Riemen übertragen die Kraft durch Reibung zwischen Riemen und Scheibe. Sie haben mehr „Schlupf“ als verzahnte Riemen und sind daher für die meisten Steueraufgaben ungeeignet.

Flachriemen

Flachriemen sind von ihrer Form her flach und laufen auf einer zylindrischen Scheibe. Das übertragbare Drehmoment hängt maßgeblich von der Spannkraft und dem Umschlingungswinkel des Riemens ab. Flachriemen bestehen aus mehreren Schichten. Die oberste Schicht besteht meist aus Chromleder, welches einen guten Reibwerte auf Stahl oder Guss hat. Der Kern besteht meist aus elastischem Kunststoff mit hoher Zugfestigkeit und kleiner Dehnung.

Es können durch die hohe Flexibilität hohe Übersetzungsverhältnisse von bis zu 20:1, kleine Wellenabstände und hohe Riemengeschwindigkeiten (bis 100 m/s) erreicht werden. Dadurch ergeben sich große übertragbare Leistungen.

Die leicht gebogene Form der Flachriemenscheiben sorgt für eine Zentrierung des Flachriemens auf der Scheibe.

Keilriemen

Durch die großen Normelkräfte, die entstehen wenn sich die Flanken des Keilriemens in die Flanken der Scheibenrille pressen (Keilwirkung), können große Drehmomente übertragen werden und es sind geringere Vorspannungen nötig, was wiederum die Lager schont. Dies setzt jedoch auch voraus, dass der Keilriemen nicht auf den Grund der Keilriemenscheibe rutscht. Da sonst nur noch diese kleine Fläche die Kraft überträgt. Es gibt unterschiedliche Arten von Keilriemen:

  • Schmalkeilriemen
  • Flankenoffene Keilriemen
  • Verbundkeilriemen
  • Keilrippenriemen
  • Breitkeilriemen

Die Riemenscheiben sind in DIN 2211 genormt.

Synchronriemen – Zahnriemen (Formschluss)

Zahnriementriebe übertragen formschlüssig. Dadurch weisen diese ebenso wie Ketten oder Zahnräder keinen/kaum Schlupf auf. Außerdem sind auch bei Zahnriemen nur geringe Vorspannkräfte nötig, da die Kraftübertragung nicht durch die Reibung stattfindet.

Zahnriemen gibt es als Einfach- oder Doppelflachriemen mit verschiedenen Zahnformen.

Auch Zahnriemen benötigen nur geringe Vorspannungen.

Beschaffenheit

Riemen bestehen aus mehreren Schichten. Die Riemen werden in der Regel als Meterware gefertigt und durch Klebeverfahren miteinander verbunden, sodass diese auf Rollen gelagert werden. So können individuelle Längen an den Kunden verkauft werden.

L – Laufschicht (Reibschicht) bestehend aus Chromleder oder Elastomer

Z – Zugschicht aus hochverstrecktem Polyamid oder Polyester Cordfäden (Litzen). Diese Schicht nimmt maßgeblich die Zugkräfte auf.

D – Deckschicht aus Textilgewebe oder Elastomerfolie. Die Folie schützt die Zugschicht vor UV-Strahlung und Schmutz.

Optimale Zugmittelgeschwindigkeiten Zugmitteltriebe

Es fällt auf, dass umso steifer das Zugmittel ist, desto geringer ist die optimale Zugmittelgeschwindigkeit.

Zugmitteltriebe

Berechnungen

FormelzeichenBezeichnungEinheit
vUmfangsgeschwindigkeitm/s
dDurchmessermm
nDrehzahl1/min
iÜbersetzungsverhältnisoE
βUmschlingungswinkel°

Umfangsgeschwindigkeit

Die Umfangsgeschwindigkeit v ist bei einfachen Riementrieben im gesamten System gleich. Sie hängt vom Durchmesser d und der Drehzahl n ab.

v=v1=v2v=d·π·n

Unter Berücksichtigung der gängigen Einheitenangaben min-1  für Drehzahlen und mm für den Durchmesser ergibt sich die Formel:

Zahlenwertgleichung!   v=d·π·n1000

Übersetzungsverhältnis

Das Übersetzungsverhältnis i kann entweder aus den Drehzahlen oder den Durchmessern, der Riemenscheiben berechnet werden.

i=n1n2

i=d2d1

Dabei gilt ist das Übersetzungsverhältnis > 1, dann erfolgt eine Übersetzung ins Langsame. Ist das Verhältnis < 1 erfolgt eine Übersetzung ins schnelle und ist es genau 1 findet eine direkte Übersetzung statt.

Produktverhältnis (Einfacher Riementrieb)

Umdrehungsfrequenz n (Drehzahl) und Durchmesser d der treibenden Riemenscheibe ist gleich dem Produkt der getriebenen Riemenscheibe.

d1·n1=d2·n2

Produktverhältnis (Mehrfacher Riementrieb)

Das Produkt aus der Start Umdrehungsfrequenz n (Drehzahl) und den Durchmessern d der treibenden Riemenscheiben ist gleich dem Produkt der getriebenen Riemenscheiben.

d1·d3·n1=d2·d4·n4

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