Formschlüssige Riementriebe Entwicklung und Konstruktion Alexander Boldt

Inhaltsverzeichnis Einleitung Funktion und Wirkung Gestaltungsgrundsätze Bauarten Vergleich zu anderen Antrieben Berechnung 27.11.2010 A. Boldt

Einleitung Formschlüssige Riementriebe, besser bekannt als Zahn- bzw. Synchronriementriebe, begegnet man häufig im Beruf und im Alltag bei Werkzeugmaschinen, Autos, Fahrrädern (siehe dazu Red Alert usw.) es gibt unterschiedliche Bauarten und Größen Überbeanspruchung kann zu schwerwiegenden Folgen führen Bsp.: Zahnriemenriss beim Verbrennungsmotor Red Alert Abstände müssen berücksichtigt werden, Gefedert / nicht Gefedert Spannrolle Feder belastet Ja / Nein Sandra Ansprechen wegen Ihrem Zahnriemenriss beim Auto 27.11.2010 A. Boldt

Ziele: Was versteht man unter formschlüssigen Riementriebe? Vorteile / Nachteile Anwendung / Einsatzgebiet für den Synchronriemen Wahl des richtigen Synchronriemens - Auswahl - Berechnungen Spannungsverteilung im Synchronriemen Dimensionierung des Synchronriemens 27.11.2010 A. Boldt

Besonderheiten Eine Synchrone Übersetzung Nahezu wartungsfrei Formschlüssige Drehmomentübertragung Synchronriementriebe finden Verwendung: - Feinwerkantrieben, Haushaltsmaschinen, Werkzeugmaschinen, Textilmaschinen oder schweren Baumaschinen. 27.11.2010 A. Boldt

Synchronriemenwerkstoffe Zugelemente aus Stahl oder Glasfaser Riemenkörper aus Gummi z.B. Neopren oder Elastomeren Zähne in Riemenkörper eingebunden Zähne zum dauerhaften Schutz von Polyamidgewebe umschlossen 27.11.2010 A. Boldt

Synchronriemenprofile 27.11.2010 A. Boldt

Spannungsverteilung im Synchronriemen a) Trapezzahn b) Halbrundprofil- (HTD) Zahn a) b) Die kurvenförmige HTD® (High Torque Drive) Verzahnung verbessert die innere Spannungsverteilung erheblich und ermöglicht eine höhere Übertragungsleistung und eine längere Lebensdauer verglichen mit den klassischen Trapezsynchronriemen. 27.11.2010 A. Boldt

Synchronriemenprofile Metrische T-Zahnriemen Teilung T5 / T10 5mm / 10mm Bsp.: 10-T5-550 Länge: 550mm Teilung: 5mm Breite: 10mm 27.11.2010 A. Boldt

Bauformen von Synchronriementrieben a) einfacher Synchronriementrieb i = 1 b) einfacher Synchronriementrieb i≠1 27.11.2010 A. Boldt

Aufbau der Synchronriemenscheibe Werkstoffe: Gusseisen, Stahlguss, Stahl, Aluminiumlegierungen oder Kunststoff. Die Bordscheiben sind in der Regel aus verzinktem Stahl. Die Auswahl des Werkstoffes ist abhängig von den Einsatzbedingungen. 27.11.2010 A. Boldt

Riemenspannung Ein Synchronriemen benötigt keine hohe Vorspannung - Vorspannung kann über die Verstellung des Achsabstandes eingestellt werden - über eine Spannrolle - mit dem Handmessgerät TRUMMETER Synchronriemen arbeiten nach dem Prinzip der formschlüssigen Kraftübertragung und benötigen daher keine große Vorspannung. Eine unnötig hohe Vorspannung vermindert die Lebensdauer des Antriebes, erhöht die Lagerbelastung, den Verschleiß der Zähne und begünstigt Laufgeräusche. Eine zu geringe Straffung kann dazu führen, daß die Riemenzähne nicht einwandfrei in die Scheibenverzahnung eingreifen und bei hoher Belastung sogar überspringen. Synchronriemen muss gespannt sein, damit er nicht überspringt sobald er sich Ausdehnt durch Wärme u.ä. Passiert dieses besteht nicht mehr die Möglichkeit einer Synchronität Andere Riemen würden anfangen zu gleiten bei Überbeanspruchung Prüflastmethode Riemenspann- Handmeßgerät TRUMMETER 27.11.2010 A. Boldt

Vergleich zu Flach- und Keilriemen (kraftschlüssig) X X X X X Wer ist im Vorteil ??? X X 27.11.2010 A. Boldt

Vergleich zu Zahnrad- und Kettentrieben X X X X Wer ist im Vorteil ??? X X X 27.11.2010 A. Boldt

Antriebs Wahl Ablaufplan RMM 16.3.2 S.598 FS S.214 27.11.2010 A. Boldt

Festlegung des Riemenprofils RMM 16.3.2-1 S.598 RMM TB 16-18 S.181 10kW / 3.000U/min T10 27.11.2010 A. Boldt

Festlegen der Scheibenzähnezahl RMM 16.3.2-2 S.599 27.11.2010 A. Boldt

Ermittlung des vorläufigen Wellenabstandes e´ RMM 16.3.2–2 S.600 Wellenabstand ist in vielen Fällen vorgegeben - Sinnvolle Grenzwerte sind einzuhalten - bei Synchronscheiben sind die Bordscheiben maßgebend Bei zu große Abstände können Schwingungen entstehen 27.11.2010 A. Boldt

Ermittlung der Riemenzähnezahl, Riemenlänge ddk; ddg; Ld´; zr´; Ld; i RMM 16.3.2 – 2 S.598 RMM FS S.209-210 RMM TB 16-19d zr Riemenzähnezahlen nach Hersteller Angaben TB 16-19d 27.11.2010 A. Boldt

Festlegen des endgültigen Wellenabstandes e e; x; y RMM 16.3.2-2 S.600 RMM FS S.210-211 X= Spannweg Y= Auflegeweg 27.11.2010 A. Boldt

Ermittlung der erforderlichen Riemenbreite b ze; Pspez ( TB 16-20-b ) RMM 16.3.2–3 S.601-603 RMM FS S.212 Ze sich im eingriff befindlichen Zähne Aufgrund unvermeidlicher Teilungsfehler können max. nur 12 Zähne als tragend angesehen werden !!! Daher wird ze auf ganze Zahlen abrunden Pspez. Nach TB 16-20-b b= Riemenbreite 27.11.2010 A. Boldt

Kontrolle von: v, fB, Ft, Fw0 RMM 16.3.2-5 S.605 RMM FS S.211-213 v= Riemengeschwindigkeit fB= Biegefrequenz Ft= Umfangskraft Fw0= Überschlägige Wellenbelastung Übertragende Kraft ist abhängig von Umwelteinflüsse, Ölig, Warm, Kalt usw. Riemenspannung + Fliehkräfte im Betrieb = weniger Belastung auf den Wellen bzw. Lagern Die exakte Berechnung der Wellenbelastung ist für den praktischen Anwendungsfall somit kaum möglich 27.11.2010 A. Boldt

Bsp.: Synchronriemen 10-T5-550 Werte zulässig? Bsp.: Synchronriemen 10-T5-550 Synchronriemen 10-T5-550 (b=10 mm Breite, T5 Riemenprofil mit p = 5 mm Teilung, 990 mm Richtlänge Ld = Bestelllänge) Antriebsscheibe Abtriebsscheibe Passen die Errechneten Werte Antrieb im allg. oder über Dimensioniert (Keil oder Synchronriemen) Übersteigt die Errechnete Riemenzugkraft Ft die max. Ftzul. Passen die Werte nicht, so muss wieder von Vorne des Ablaufplans begonnen 27.11.2010 A. Boldt

Quellen Roloff/ Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch; Vieweg Verlag, 19. Auflage, 2009, ISBN 978-3-8348-0689-5 Roloff/ Matek: Maschinenelemente, Formelsammlung; Vieweg Verlag, 9. Auflage, 2008, ISBN 978-3-8348-0534-8 Tabellenbuch Metall; Europa Lehrmittel Verlag, 44. Auflage, 2008, ISBN 978-3-8085-1724-6 http://www.atlantadrives.com/ http://www.bs-wiki.de/mediawiki/index.php/Riementriebe_formschl%C3%BCssig http://www.bs-wiki.de/mediawiki/index.php/Riementriebe http://www.bs-wiki.de/mediawiki/index.php/Zahnriemen 27.11.2010 A. Boldt