Zahnriemen im Vergleich zu Keilriemen

Vorteile von Riemenantrieben

Die vorherrschenden Arten von Antriebskomponenten für die Kraftübertragung in industriellen Anwendungen heute Ketten, Zahnräder und Riemen. Von großen Gesteinsbrechern bis hin zu winzigen Nähmaschinen ist die Vielfalt der Anwendungen groß. Die Auswahl des besten Antriebstyps für eine bestimmte Anwendung ist der Schlüssel zur Bereitstellung optimaler Leistung.    

Während der Anwendungsbereich von Riemen in ferner Vergangenheit durch ihre Leistungsfähigkeit begrenzt war, hat die kontinuierliche Weiterentwicklung zu Produkten geführt, die heute mit Metallkomponenten konkurrieren wie Riemen und Ketten bei Anwendungen mit sehr hohem Drehmoment und hoher Leistung. Riemen bieten zudem den zusätzlichen Vorteil, dass sie als “Sicherung im Antriebssystem. Bei einem Spitzendrehmoment oder einer Antriebsblockierung bricht der Riemen (häufig die kostengünstigste Komponente des Antriebs)., sich selbst opfert, anstatt dass weitaus teurere Komponenten beschädigt werden (Wellen usw.) im System.

Riemen bieten gegenüber Antriebskomponenten aus Metall einige wesentliche Vorteile:

• Ruhe – Geringere Geräuschentwicklung im Vergleich zu Metallkomponenten;
• Sauber – keine Schmierstoffe, Fette oder Öle zur Kontamination der Umwelt oder des Produkts;
• Geringeres Gewicht – Riemengetriebene Antriebe können deutlich weniger wiegen;
• Wirtschaftlich – kann wesentlich kostengünstiger sein als ein Antrieb, der mit Metallkomponenten konstruiert ist;
• Kompaktheit – Riemenantriebe lassen sich häufig mit geringerem Platzbedarf konstruieren als andere Antriebskomponenten.

Wichtigste Arten von Kraftübertragungsriemen

Es gibt zwei Haupttypen von Kraftübertragungs-Antriebsriemen. Sie sind in vielen verschiedenen Größen und Ausführungen erhältlich, lassen sich jedoch in diese beiden Gruppen unterteilen:

• Keilriemen;
• Synchronriemen (auch häufig als Zahnriemen bezeichnet).

Keilriemen ist eine Reibungseinrichtung und arbeitet nach dem Keilprinzip. Sie nutzt Spannung, um Reibung an der Flanke der Seilscheibe zu erzeugen und so Kraft zu übertragen. Keilriemen lassen Schlupf zu. was im Antriebsbau durchaus erwünscht und beabsichtigt sein kann. Beispielsweise muss bei einem Mähwerk der Riemen durchrutschen, anstatt dass der Riemen reißt oder eine Welle verbogen wird, wenn das Messer auf einen Stein oder Baumstumpf trifft.

Ein Synchronriemen oder Zahnriemen ist eine Vorrichtung für positives Engagement. Es handelt sich um ein äußerst effizientes System der Energieübertragung. verbindet die Vorteile mechanischer und flexibler Komponenten ohne deren Nachteile. Alle Synchronriemen arbeiten nach dem Formschlussprinzip, demselben Prinzip wie Ketten, bei dem die geformten Riemenzähne in die Zahnscheiben zähnen greifen. Synchronriemen umschlingen die Zahnscheibe durch Biegung und nicht durch die Drehung von Gelenkteilen wie Ketten. Dies eliminiert eine der Ursachen für Verschleiß und Lärm. Der Zahnriemen lässt keinen Schlupf zu. da es Antriebe gibt, bei denen Synchronisation eine Notwendigkeit ist und jeglicher Schlupf Schäden verursachen kann. Ein Beispiel hierfür ist der Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors. Wenn der Antrieb den synchronen Betrieb nicht aufrechterhält, kann der Kolben auf die Ventile treffen und diese beschädigen.

Keilriemen: Anwendungen und Vorteile

Keilriemen sind erhältlich in eine große Vielfalt an Querschnittsabmessungen und Konstruktionsarten wodurch sie als Option für Antriebe mit niedriger bis hoher Leistung infrage kommen. Sie können zudem in Sätzen aus mehreren Riemen nebeneinander für Antriebe mit sehr hoher Leistung eingesetzt werden. Es sind im Allgemeinen zwei Bauarten verfügbar, umschlagen und offene Kante. Umwickelte Riemen verfügen über eine Stoffummantelung, die die äußere Oberfläche des Riemens vollständig bedeckt. Gewickelte Konstruktionen sollten dort eingesetzt werden, wo maximale Gleitfähigkeit erwünscht ist..

Riemen mit offenen Flanken haben an den Seiten, die in die Riemenscheibe greifen, keinen Gewebebezug und weisen am untersten Abschnitt Zähnen, auch als Kerben bezeichnet, auf, um durch zusätzliche Flexibilität das Laufen um kleine Riemenscheiben zu ermöglichen. Flankenoffene Antriebsriemen verrutschen aufgrund des freiliegenden Gummis an ihren Flanken nicht so leicht wie ummantelte Riemen.. Flankenoffene Keilriemen werden dort eingesetzt, wo eine höhere Leistungsfähigkeit erforderlich ist und gleichzeitig bei Drehmomentspitzen ein gewisser Schlupf erwünscht ist. Flankenoffene Keilriemen können eine sehr kosteneffiziente Aufwertung für ein System darstellen. was aufgrund ihres im Vergleich zu Keilriemen geringeren Schlupfs und der Tatsache, dass sie auf den vorhandenen Riemenscheiben ohne jegliche Komponentenänderungen am Antrieb installiert werden können, zu einer signifikanten Effizienzsteigerung führt.

Vorteile von Keilriemen

• Geringerer Lärm
• Geringere Kosten
• Ermöglicht einen gewissen Schlupf – kann als Reißleine dienen   

Verwenden Sie einen Keilriemenantrieb, bei dem:

• Ein gewisser Schlupf ist erwünscht;
• Es wird eine geringe Geräuschentwicklung gefordert;
• Es wird um eine möglichst wirtschaftliche Fahrweise gebeten.

Zahnriemen: Anwendungen und Vorteile

Wie Keilriemen, Zahnriemen sind in einer großen Vielfalt an Größen und Ausführungen erhältlich. wodurch sie sich für fast jeden Antrieb eignen. Alle Synchronriemen sind in ihrer Konstruktion ähnlich, der Unterschied liegt im Art der Riemenmischung, Zahnprofil und verwendete Zugstränge. Sie sind entweder in Gummi- oder Polyurethan-Ausführung erhältlich. Die Wahl zwischen Gummi und Polyurethan hängt von der Art der Anwendung ab. Beispielsweise kann in Produktionsumgebungen wie der Lebensmittelindustrie, in denen Sauberkeit an erster Stelle steht, ein Polyurethanband verwendet werden, da dieses im Vergleich zu einer Ausführung auf Gummibasis weniger dazu neigt, Material abzugeben.

Umgekehrt wird für Anwendungen mit sehr hohen Temperaturen aufgrund der wesentlich höheren Hitzebeständigkeit ein Gummiriemen gewählt. Synchronriemen ebenfalls eine sehr geringe Verlegespannung erfordern im Vergleich zu Keilriemen, wodurch Antriebskomponenten wie Wellen und Lager deutlich weniger beansprucht werden. Zahnprofile werden basierend auf verschiedenen Bedingungen ausgewählt. Beispielsweise wird dort, wo eine präzise Passgenauigkeit erforderlich ist, ein Zahnprofil gewählt, das ein minimales Spiel oder einen minimalen Abstand zwischen dem Riemenzahn und der Riemenscheibennut aufweist. Bei einem Antrieb mit sehr hohem Drehmoment ist ein parabolisches, kurvenliniges Zahnprofil aufgrund seiner Fähigkeit, hohe Leistung und ein hohes Drehmoment zu übertragen, vorteilhaft, während gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit minimiert wird, dass der Riemenzahn aus dem Kettenrad springt und die Synchronisation gefährdet. Synchronriemen erfordern zudem einen geringeren Wartungsaufwand beim Spannen als Keilriemen.. Während Keilriemen regelmäßig überprüft werden müssen, um die richtige Spannung sicherzustellen, neigen Synchronriemen dazu, lange nach der ersten Riemenmontage die korrekte Spannung beizubehalten.     

Vorteile von Synchronriemen

• Exakte Wellensynchronisation
• Beseitigung von Schlupf und dem daraus resultierenden, bei Keilriemen üblichen Geschwindigkeitsverlust
• Eine geringe Installationsspannung bedeutet weniger Belastung für Wellen und Lager.
• Geringerer Wartungsaufwand
• Höhere Antriebseffizienz
  • Synchron = 98%
  • Flankenoffener Schmalkeilriemen = 95%
  • Ummantelter Keilriemen = 93%

Verwenden Sie einen Zahnriemen, bei dem:

• Es bestehen Anforderungen an ein hohes Drehmoment und eine niedrige Drehzahl.;
• Eine kompakte Laufwerksanordnung ist erforderlich;
• Eine synchrone Kraftübertragung zwischen den Wellen ist unerlässlich;
• Hochpräzise Positionierung von Wellen (minimales Spiel);
• Hoher mechanischer Wirkungsgrad und Energieeinsparung sind erforderlich;
• Wartungsarmut hat Priorität;
• Geringe Geräuschanforderungen (im Vergleich zu Kette, Zahnrädern).