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Auswahl von Keilriemen und Keilriemenrädern
Keilriemen und Keilriemenräder sind Grundbestandteile von Riementrieben und werden in vielen mechanischen Systemen im industriellen Bereich eingesetzt. Riementriebe übertragen Drehbewegungen, Drehmomente und Leistungen von einem Antriebselement auf ein angetriebenes Element. Im Gegensatz zu Zahnriementrieben, bei denen die Leistungsübertragung formschlüssig erfolgt, arbeiten Riementriebe kraftschlüssig. Charakteristisch für Riementriebe ist, dass sie eine effiziente reibungsbasierte Leistungsübertragung und eine längere Lebensdauer bei gleichzeitig einfachem Aufbau der Lager gewährleisten.
Allgemeine Beschreibung von Keilriemen
Die Funktionsweise eines Keilriemens beruht auf der kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Riemen und den sich drehenden Keilriemenscheiben. Die Drehbewegung der angetriebenen Riemenscheibe wird auf den Keilriemen übertragen.
Die keilförmige Gestaltung des Riemens sorgt für eine Oberflächenvergrößerung zwischen dem Riemen und den Riemenscheiben im Gegensatz zum Flachriemengetriebe. Dies steigert durch erhöhte Reibung den Kraftschluss und somit die Kraftübertragungseffizienz. Die Neigung der Keilform unterstützt zudem die Zentrierung des Riemens auf den Riemenscheiben.
Ein Keilriemen ist ein flexibles Band aus Gummi oder ähnlichem Material mit keilförmigen Querschnitt. Bei einem Riemengetriebe ist an zwei rotierenden Wellen jeweils eine Keilriemenscheibe (Keilriemenräder) befestigt. Beide Wellen werden durch einen in den Keilriemenrädern laufenden Keilriemen miteinander verbunden. Eine zusätzliche Keilriemenspannrolle erzeugt die zur Kraftübertragung benötigte Spannung des Riemens.
Funktion von Keilriemen
Die Hauptfunktion von Keilriemen besteht darin, die Drehbewegung und das Drehmoment von einer Riemenscheibe oder einem Antriebsrad auf eine oder mehrere angetriebene Riemenscheiben oder Räder zu übertragen. Weitere Funktionen sind:
- Kraftübertragung: Keilriemen übertragen die mechanische Kraft von einer Riemenscheibe auf eine andere.
- Geschwindigkeitsverhältnis: Durch die Auswahl von Riemenscheiben mit unterschiedlichen Durchmessern kann das Übersetzungsverhältnis zwischen Antrieb und Abtrieb gesteuert werden, was eine Anpassung der Geschwindigkeit und des Drehmoments ermöglicht.
Keilriemen Arten
Es gibt verschiedene Arten von Keilriemen, die je nach Anwendung ausgewählt werden können. Der klassische Keilriemen mit V-Profil ist in Fahrzeugen und Industrieanlagen verbreitet. Keilriemen mit variabler Geschwindigkeit sind so konstruiert, dass sie die Geschwindigkeit variieren können, indem sie auf unterschiedliche Riemenscheibendurchmesser bewegt werden. Die Riemenscheiben sind dabei z.B. verstellbar oder konisch geformt, um die effektive Größe der Riemenscheiben zu ändern. Keilrippenriemen sind eine Mischform aus Flachriemen und Keilriemen, bei denen für effektiven Kraftschluss mehrere V-Profile nebeneinander auf der Riemenoberfläche angeordnet sind. Sie eignen sich speziell für moderne Fahrzeuge und Klimaanlagen. Hochleistungskeilriemen sind verstärkt und für anspruchsvolle Anwendungen und extreme Umgebungsbedingungen ausgelegt. MISUMI deckt eine Vielzahl an Möglichkeiten mit dem Sortiment an Riemenscheiben, Spannrollen und Keilriemen ab.
Unterschied zwischen Zahnriemen und Keilrippenriemen
Zahnriemen (auch: Synchronriemen) sind Triebriemen mit einem geraden Profil oder einem Zahnprofil (gezackt oder gezahnt) auf der Innenseite. Diese Zähne greifen in entsprechende Rillen auf den Riemenscheiben. Dadurch ermöglichen sie eine formschlüssige, schlupffreie Übertragung der Drehbewegung und eine genaue Positionierung von angetriebenen Komponenten. Das bedeutet, dass Zahnriemen in Anwendungen eingesetzt werden, in denen eine genaue Zeitsteuerung oder Synchronisation erforderlich ist, wie z.B. in Motoren, Druckmaschinen oder CNC-Maschinen.
- Keilriemen, gezahnt
- Keilrippenriemen
- Schmalkeilriemen
- Verbundkeilriemen
Obwohl Keilrippenriemen ebenfalls Flanken besitzen, gehören sie zur Kategorie der Riementriebe und erledigen die Kraftüberragung kraftschlüssig. Keilrippenriemen haben ein flaches Querprofil auf der Außenseite mit mehreren parallelen Rillen auf der Innenseite. Sie sind bauartbedingt flacher und breiter als Keilriemen. Bei Keilrippenriemen wird im Allgemeinen ebenfalls eine Spannrolle verbaut. Keilrippenriemen werden gern verwendet, wenn dynamische Kraftübertragung bei hohen Geschwindigkeiten gepaart mit hoher Quersteifigkeit erforderlich ist.
Länge des Keilriemens messen
Um herauszufinden, welcher Keilriemen benötigt wird, können die Maße für die Riemenlänge und den Querschnitt genommen werden. Die Riemenlänge unterteilt sich in drei Längen: Außenlänge, Innenlänge und die Wirklänge bzw. lichte Weite:
Zum Messen der Riemenlängen legt man das Maßband für die Außenlänge um den äußeren Ring und für die Innenlänge um den inneren Ring. Ist der Riemen gerissen, kann durch Messen der Gesamtlänge die Wirklänge bestimmt werden.
Zusätzlich zur Riemenlänge lässt sich der Querschnitt (Breite und Höhe) ausmessen. Da die Zahlen je nach Profil unterschiedlich ausgelegt werden, gibt es Keilriemen-Tabellen zur Umrechnung.
Keilriemenräder und Riemenscheiben
Die Keilriemenräder, auch Riemenscheiben genannt, sind für die effiziente Kraftübertragung und Übertragung der Drehbewegung von einer Antriebsquelle auf einem angetriebenen Element zuständig.
Funktion von Keilriemenrädern
Die Hauptfunktion von Keilriemenrädern besteht darin, die Bewegung und die Leistung von der Antriebswelle auf den Keilriemen und vom Keilriemen auf das angetriebene Element zu übertragen. Sie sind so konzipiert, dass sie den Keilriemen sicher führen und die Reibung zwischen dem Riemen und den Riemenscheiben maximieren. Das Profil der Riemenscheiben muss dem des Keilriemens entsprechen, z.B. keilförmig zulaufend, um einen zuverlässigen Kraftschluss zu gewährleisten.
Auswahl der richtigen Keilriemenräder
Bei der Auswahl von Keilriemenrädern sind mehrere Faktoren zu beachten. Das Durchmesserverhältnis der beiden Riemenscheiben beeinflusst das Übersetzungsverhältnis und die Geschwindigkeit des angetriebenen Elements. Eine größere Riemenscheibe an der Antriebsseite führt z.B. zu höheren Umfangsgeschwindigkeiten des Riemens. Auch die Wahl des richtigen Riemenscheibenprofils ist wichtig, um eine optimale Kraftübertragung sicherzustellen. Hochwertige Materialien und Oberflächenbeschaffenheit tragen zur Langlebigkeit bei, während die Anzahl der hintereinander geschalteten Riementriebe das resultierende Übersetzungsverhältnis beeinflusst.
Passende Keilriemenlänge für Keilriemenräder berechnen
Die Berechnung hängt von der Größe der Riemenscheiben, des Abstands zwischen den Riemenscheiben und der gewünschten Spannung des Keilriemens ab. Die Formel lautet wie folgt:
L=2\times C + \frac{\pi\times(D_1+D_2)}{2}+\frac{(D_1+D_2)^2}{4\times C}
- C = Abstand zwischen den Riemenscheiben
- D1 = Durchmesser der größeren Riemenscheibe
- D2 = Durchmesser der kleineren Riemenscheibe
Berechnung von Riemenantrieben
Die Berechnung von Riemenantrieben erfordert das Verständnis der verschiedenen Parameter und Variablen, welche die Leistung und Effizienz des Antriebssystems beeinflussen:
Übertragbare Leistung durch Riemenantriebe
Die übertragbare Leistung ist die Leistung, die der Riemenantrieb sicher übertragen kann, ohne überlastet zu werden. Sie wird in Kilowatt (kW) oder PS gemessen.
Riemengeschwindigkeit (V)
Die Riemenverlaufsgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit welcher der Riemen über die Riemenscheiben läuft. Sie wird normalerweise in Metern pro Sekunde (m/s) gemessen. Sie kann mit der folgenden Formel berechnet werden:
V=\pi \times D \times \frac{n}{60 s/min}
- V = Riemenverlaufsgeschwindigkeit in m/s
- D = Riemenscheibendurchmesser in Metern
- n = Drehzahl der Riemenscheibe in Umdrehungen pro Minute (1/min)
Riemenspannung
Die Riemenspannung ist die Zugkraft, die auf den Riemen wirkt und die für die Übertragung der Leistung verantwortlich ist. Sie wird in Newton (N) oder Pfund (lbf) gemessen. Die Riemenspannung hängt von der übertragenen Leistung, der Riemengeschwindigkeit und dem Riemenscheibendurchmesser ab. Die genaue Formel variiert je nach Riementyp und kann in den Herstellerangaben gefunden werden.
Auswahl der Riemenscheibendurchmesser
Die Wahl der richtigen Riemenscheibendurchmesser ist entscheidend, um die gewünschte Übersetzung und Geschwindigkeit zu erreichen. Sie hängt von der Drehzahl und dem Drehmoment des Antriebs der angetriebenen Welle ab. Die Riemenscheibendurchmesser können so gewählt werden, dass sie das richtige Übersetzungsverhältnis bieten, um die gewünschte Geschwindigkeit und das gewünschte Drehmoment zu erzielen
Sicherheit bei Keilriemen
Bei der Auswahl und Berechnung von Riemenantrieben ist es wichtig, einen Sicherheitsfaktor zu berücksichtigen, um unerwartete Belastungen oder Betriebsbedingungen bei der Berechnung mit einzubeziehen. Der Sicherheitsfaktor gibt an, wie viel höher die Belastungsgrenze eines Materials im Vergleich zu den errechneten Belastungen ist. Je höher der Sicherheitsfaktor, desto zuverlässiger ist das Bauteil oder Material. Er sollte normalerweise über 1 liegen.
