Keilriemen-Berechnungsgrundlagen

Die erste Riemenscheibe wird als antreibende Scheibe angesehen. Die übrigen Riemenscheiben sind angetriebene Riemenscheiben oder Leiträder. Die Eingangsleistung kann anhand des Übersetzungsverhältnisses der einzelnen Riemenscheiben auf mehrere angetriebene Riemenscheiben verteilt werden. Die Kräfte und Drehmomente werden entsprechend berechnet.

Korrekturkoeffizient des Eingriffsbogens c 1

Der Korrekturkoeffizient des Eingriffsbogens korrigiert die Nennleistung des Keilriemens in Bezug auf Riemenscheiben, bei denen der Umspannungswinkel nicht 180 Grad beträgt. Der Wert des Korrekturkoeffizienten wird nach folgender Gleichung bestimmt:

Gebrauchskoeffizient c 2

Im Gebrauchsdauerkoeffizienten schlagen sich die tägliche Betriebsdauer sowie die Art der Antriebselemente und angetriebenen Maschine nieder. Der Gebrauchsdauerkoeffizient dient zur Korrektur der zu übertragenden Leistung. Bei Antrieben mit hohem Anfangsdrehmoment oder hoher Anfangsfrequenz, hoher dynamischer Belastung oder Beschleunigung sollten Sie den Gebrauchsdauerkoeffizienten eventuell erhöhen.

Korrekturkoeffizient der Riemenlänge c 3

Der Korrekturkoeffizient für die Riemenlänge berücksichtigt Veränderungen der Riemennennleistung bei Riemen, deren Länge von der Basisriemenlänge abweicht. Der Wert wird vom Riemenhersteller bestimmt und in der Datei mit den Daten zum Riemen aufgeführt. Bei Basisriemenlänge beträgt der Wert des Längenkorrekturkoeffizienten 1.0, sodass die Ergebnisse dadurch nicht verändert werden.

Korrekturkoeffizient der Anzahl der Riemen c 4

Der Korrekturkoeffizient für die Anzahl der Riemen berücksichtigt Unterschiede bei der Belastungsverteilung zwischen mehreren Riemen für die Übertragung, wenn mehr als ein Keilriemen verwendet wird. Der Unterschied in der Belastung pro Riemen ergibt sich aus einer unterschiedlichen Riemenlänge sowie der Wellenverformung. Der Koeffizient korrigiert die Nennleistung des Keilriemens über eine integrierte Tabelle von Näherungswerten, die unten aufgeführt sind. In der Tabelle nicht angegebene Werte werden mit linearer Interpolation berechnet.

Z

1

3

6

999

c 4

1

0.95

0.9

0.85

Korrekturkoeffizient der Anzahl der Riemenscheiben c 5

Dieser Korrekturkoeffizient korrigiert die Riemennennleistung. Dadurch wird die Belastung durch zusätzliche Biegespannungen aufgrund von zusätzlichen Riemenscheiben oder Leitrollen berücksichtigt. Der Einsatz einer Leitrolle (oder mehrerer Leitrollen) wirkt sich auf die Riemenleistung aus, sodass die Riemennennleistung verringert werden sollte.

Im Allgemeinen werden Leitrollen verwendet, um bei Antrieben mit festem Achsabstand für Spannung zu sorgen, um Richtungsänderungen zu bewirken, um lange Abschnitte zu unterbrechen, bei denen es sonst zu Problemen durch Riemenvibration kommen könnte, um Zug und Druck aufrechtzuerhalten, um als Kupplungsvorrichtung zu dienen usw. Vermeiden Sie nach Möglichkeit Leitrollen. Wenn Leitrollen wirklich im Getriebe benötigt werden, sollten Leitrollenabmessungen und -positionen auf eine minimale Verringerung der Gebrauchsdauer des Riemens hin ausgelegt werden. Innen liegende Leitrollen sollten mindestens so groß sein wie die kleinste Riemenscheibe, die Leistung überträgt.

Außen liegende Leitrollen sollten mindestens 50 Prozent größer sein als kleinste Riemenscheibe, die Leistung überträgt.

Der Korrekturkoeffizient der Anzahl der Riemenscheiben wird vorgabegemäß nach der im Folgenden aufgeführten integrierten Tabelle mit Näherungswerten bestimmt. In der Tabelle nicht angegebene Werte werden mit linearer Interpolation berechnet.

k

2

3

4

5

6

7

8

100

c 5

1

0.91

0.86

0.81

0.78

0.76

0.75

0.7

Zugkoeffizient k 1

Der Zugkoeffizient ermöglicht die Steuerung des anfänglichen Riemeninstallationszugs. Entsprechende Empfehlungen zu diesem Koeffizienten stellen die Riemenhersteller zur Verfügung. Wenn der Riemen nicht den Herstellerempfehlungen gemäß gespannt wird, kann die Riemennennleistung unter Umständen nicht korrekt bestimmt werden. Der Installationszug hat großen Einfluss auf Wirkungsgrad, Riemenschlupf und Gebrauchsdauer. In der Regel wird ein Riemenzugkoeffizient zwischen 1.0 und 1.5 verwendet. Es handelt sich hierbei jedoch um ein entscheidendes Kriterium.

Eine ungenügende Riemenspannung führt zu unzureichender Leistungsübertragung, verringerter Effizienz und vorzeitigen Riemenschäden aufgrund von Riemenschlupf.

Eine übermäßige Riemenspannung führt zu hohem Flächendruck, einem Querbiegungsrisiko, erhöhter Biegebelastung und größerer Beanspruchung der Zugglieder. Als Folge können vorzeitige Dehnung sowie Brüche auftreten.

Die richtige Riemenspannung ist gerade so stark, dass der Riemen unter normalen Belastungsbedingungen keinen Schlupf hat.

Wirkungsgrad-Drehmomentkoeffizient η t

Der Wirkungsgrad-Drehmomentkoeffizient bezieht sich auf den Qualitätsgrad des Riemengetriebes. Der Energieverlust, der zu einem verminderten Ausgabedrehmoment führt, wird dabei in Betracht gezogen. Darüber hinaus werden Koeffizienten wie die Verformungsenergie des Riemens und Windverwirbelungen in Nuten einbezogen. Der durch Riemenschlupf verursachte Leistungsverlust wird hier jedoch nicht beachtet. Dieser Faktor wird vom Generator separat ermittelt. Die Kombination der beiden Koeffizienten ergibt den abschließenden Wirkungsgrad des Riemengetriebes.

Riemenschlupf und Gesamtwirkungsgrad des Riemenantriebs η

Der Koeffizient des Riemengetriebes wird gemäß der folgenden Formel bestimmt. Maßgeblich ist dabei die Riemenscheibe, die als am problematischsten eingeschätzt wird.

Der Riemenschlupf wird nach einer integrierten Schlupftabelle bestimmt.

Geschwindigkeit der angetriebenen Riemenscheibe

Ausgangsbelastung der angetriebenen Riemenscheibe

P i = P xi F p v η t (1 - s)

Integrierte Schlupftabelle

Grundlage sind folgende Annahmen:

Übertragungsverhältnis

Das Übertragungsverhältnis wird beim Keilriemen-Generator für jede angetriebene Riemenscheibe und jede Leitrolle bestimmt. Es gibt drei Typen von Verhältnissen mit jeweils unterschiedlicher Bedeutung.

i D

[-]

Angestrebtes Übertragungsverhältnis (Geschwindigkeitsverhältnis) der jeweiligen Riemenscheibe. Dieses Verhältnis dient als Konstruktionsleitfaden für die Riemenscheibengröße. Der Benutzer stellt dieses Verhältnis ein, damit vom Keilriemen-Generator der genaueste Riemenscheibendurchmesser zum Erreichen des angestrebten Kraftübertragungsverhältnisses gefunden werden kann.

i T

[-]

Ideales Übertragungsverhältnis (Geschwindigkeitsverhältnis) der jeweiligen Riemenscheibe. Dieses Verhältnis wird ausgehend von Riemenscheibendurchmessern direkt als genauer Wert berechnet. Riemenschlupf wird nicht berücksichtigt.

i

[-]

Übertragungsverhältnis (Geschwindigkeitsverhältnis) der jeweiligen Riemenscheibe. Dieses Verhältnis wird unter Berücksichtigung des Riemenschlupfs berechnet. Verwenden Sie diesen Wert als genauestes Übertragungsverhältnis für Ihre Riemenscheibe bei voller Belastung. Leistung und Wellendrehzahl der jeweiligen Riemenscheibe werden auf der Grundlage dieses Verhältnisses bestimmt.

Reibung mit Riemengeschwindigkeit f mod ändern

Der Koeffizient für die Veränderung der Reibung mit der Riemengeschwindigkeit beschreibt, wie stark sich der Reibungskoeffizient mit der Riemengeschwindigkeit ändert. Ist der Koeffizient für die Veränderung der Reibung gleich null, wird der Reibungskoeffizient nicht beeinflusst.

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.

c PR < c 2

Festigkeitskontrolle schlägt fehl

c PR ≥ c 2

Festigkeitskontrolle ist erfolgreich

c PR > c 2

Erwägen Sie eine Änderung am Getriebelayout, den Einsatz eines anderen Riemens oder eine Verringerung der Riemenbreite.

Bedeutung der verwendeten Variablen:

β

Umspannungswinkel [°]

F p

Riemenzugkraft (oder effektive Spannung) [N]

n 1

Drehzahl der antreibenden Riemenscheibe [U/min]

n i

Geschwindigkeit einer angetriebenen Riemenscheibe [U/min]

i

Übertragungsverhältnis (Geschwindigkeitsverhältnis) der jeweiligen Riemenscheibe [-]

s

Riemenschlupf [-]

P x

Leistungsverhältnis der jeweiligen Riemenscheibe [-]

P R

Riemennennleistung, von einem Riemen übertragbare Leistung [W]

v

Riemengeschwindigkeit [m/s]

η t

Wirkungsgrad-Drehmomentkoeffizient [-]

P

Zu übertragende Leistung [W]

Z

Anzahl der Riemen [-]

Konstruktionseigenschaften von Geometrie

Berechnung der Riemenlänge

Berechnung der Festigkeitsverhältnisse

Festigkeitsberechnung

Normen

Übergeordnetes Thema: Riemen