Die erste Riemenscheibe wird als antreibende Riemenscheibe betrachtet. Die übrigen Riemenscheiben sind angetriebene Riemenscheiben oder Leiträder. Die Eingangsleistung kann anhand des Übersetzungsverhältnisses der einzelnen Riemenscheiben über mehrere angetriebene Riemenscheiben verteilt werden. Die Kräfte und Drehmomente werden entsprechend berechnet. Flache Riemenscheiben werden als Leiträder betrachtet.
Gebrauchsdauerkoeffizient c P
In den Gesamtkoeffizienten für die Gebrauchsdauer fließen die Sicherheitskoeffizienten ein, die erforderlich sind, um Faktoren auszugleichen, die eine Verkürzung der Riemengebrauchsdauer bewirken. Diese Faktoren, beispielsweise Belastung, Beschleunigung und Ermüdung, treten während des Betriebs auf. Der Belastungskoeffizient hängt von der Art der antreibenden und angetriebenen Maschine ab. Der Beschleunigungs-Zusatzkoeffizient c pa kann berücksichtigt werden, wenn das Beschleunigungsverhältnis > 1.24 ist. Siehe die nachfolgende Tabelle. In den zusätzlichen Koeffizienten für die Ermüdung fließen Betriebsstunden pro Tag sowie ungewöhnliche Betriebsbedingungen ein.
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Beschleunigungsverhältnis 1/i |
c PA |
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1.00 - 1.24 |
0.0 |
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1.25 - 1.74 |
0.1 |
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1.75 - 2.49 |
0.2 |
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2.50 - 3.49 |
Poissonsche Konstante |
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3.5 und höher |
0.4 |
Koeffizient für die Anzahl der eingreifenden Zähne k z
Im Koeffizienten für die Anzahl der eingreifenden Zähne ist die Anzahl der Zähne berücksichtigt, die mit der synchronen Riemenscheibe in Kontakt sind (zc). Wenn weniger als 6 Zähne mit der synchronen Riemenscheibe Kontakt haben, hat dies u. U. starke Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit des Riemens. Von der Anwendung wird unter allen synchronen Riemenscheiben im Riemengetriebe ein Mindestwert für die Anzahl kontaktierender Zähne ermittelt. Anschließend wird anhand der unten aufgeführten Regel der Koeffizient k z ermittelt.
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z c ≤ 6 |
k z = 1 |
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z c < 6 |
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Die Anzahl kontaktierender Zähne wird basierend auf dem Umspannungswinkel an jeder einzelnen Riemenscheibe wie folgt bestimmt:
Zugkoeffizient k 1
Der Zugkoeffizient bietet die Möglichkeit, die Vorspannkraft anzupassen, also den anfänglichen Zug des Riemens. Wenn das Riemengetriebe unter Belastung arbeitet, entwickelt sich eine gespannte und eine lockere Seite. Durch den anfänglichen Zug wird ein Durchhängen der lockeren Seite verhindert und das ordnungsgemäße Ineinandergreifen der Zähne gewährleistet. In der Regel arbeiten Zahnriemen am besten, wenn die Spannung der lockeren Seite 10 % bis 30 % der Riemenzugkraft beträgt {k 1 = 1.1 ~ 1.3}.
Wirkungsgrad η
Bei korrekter Konstruktion und Anwendung erreichen Riemengetriebe einen Wirkungsgrad von 96 % bis 98 % {η 0.96 ~ 0.98}. Diese hohe Effizienz ist vor allem auf die positiven Eigenschaften schlupffreier Zahnriemen zurückzuführen. Da der Riemen ein flaches Profil hat, ist er leicht zu biegen. Aus diesem Grund sind die Hystereseverluste gering, was sich auch in der nur geringen Wärmebildung am Riemen zeigt.
Korrekturkoeffizient der Riemenlänge c L
Der Korrekturkoeffizient für die Riemenlänge berücksichtigt Veränderungen der Riemennennleistung bei extremer Riemenlänge. Der Wert liegt vorgabegemäß bei 1.0, womit die Ergebnisse nicht beeinflusst werden.
Resultierender Gebrauchsdauerkoeffizient c PR
Der resultierende Gebrauchsdauerkoeffizient bestimmt sich nach der unten aufgeführten Formel. Die Riemennennleistung für das jeweilige Getriebelayout wird mit der zu übertragenden Leistung verglichen. Anhand des resultierenden Gebrauchsdauerkoeffizienten ist schnell zu erkennen, wie stark das Riemengetriebe überdimensioniert ist.
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c PR < c P |
Festigkeitskontrolle schlägt fehl |
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c PR ≥ c P |
Festigkeitskontrolle ist erfolgreich |
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c PR > c P |
Erwägen Sie eine Änderung am Getriebelayout, den Einsatz eines anderen Riemens oder eine Verringerung der Riemenbreite. |
Bedeutung der verwendeten Variablen:
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z c |
Anzahl kontaktierender Zähne bei der jeweiligen Riemenscheibe [-] |
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Z |
Anzahl der Zähne der jeweiligen Riemenscheibe / Anzahl der Riemenzähne [-] |
| β |
Umspannungswinkel [°] |
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P |
Zu übertragende Leistung [W] |
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P R |
Riemennennleistung für das jeweilige Getriebelayout [W] |
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c p |
Gebrauchsdauerkoeffizient [-] |
Konstruktionseigenschaften von Geometrie