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Springer Vieweg - Maschinenbau - Roloff Matek | Roloff Matek Maschinenelemente Journals, Academic Books & Online Media

Fragen zum Kapitel 16

Frage 16.1 

Die Riemenarten und ihre Vor- und Nachteile sind zu nennen. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 16.1.2.

Antwort zur Frage 16.1 

Die Riemenarten und ihre Vor- und Nachteile sind: - Flachriemen: Einfache Bauart, besonders geeignet für große Wellenabstände, hohe Riemengeschwindigkeiten (bis v = 60 m/s) und Mehrscheibenbetrieb, Übertragung größter Umfangskräfte möglich. - Keilriemen: Für große Übersetzungen bei kleinen Wellenabständen, überwiegend eingesetzt für mittlere Leistungen im allgemeinen Maschinenbau: - Keilrippenriemen: Für große Übersetzungen bei kleinen Wellenabständen, hohe Riemengeschwindigkeiten (bis v = 60 m/s), kleine Scheibendurchmesser, hohe Biegefrequenz (bis fB = 200 s-1), die hohe Fexibilität erlaubt eine kompakte Bauweise. - Synchronriemen: Gewährleisten ein konstantes Überstzungsverhältnis, hohe Positioniergenauigkeit z.B. beim Antrieb in der Robotertechnik, für leichte und schwere Antriebe universell einsetzbar, Leistungsübertragung bis über 200 kW, geringe Vorspannung führt nur zu einer geringen Lagerbelastung, in geschränkter Anordnung einsetzbar, höhere Fertigungskosten der gezahnten Riemenscheiben gegenüber den Flach- und Rillenscheiben.

Frage 16.2 

In der Praxis angewendete Spannmöglichkeiten für Riementriebe sind zu nennen und ihre Vor- und Nachteile aufzuführen. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 16.2.1-3.

Antwort zur Frage 16.2 

In der Praxis angewendete Spannmöglichkeiten für Riementriebe einschließlich der Vor- und Nachteile sind: - Dehnspannung: Die stumpfe Riemenlänge ist kleiner als es dem festen Wellenabstand e entspricht, so dass der Riemen beim Auflegen elastisch gedehnt wird. Dies genügt vielfach bei Wellenabständen unter 5 m, auch bei schräger oder senkrechter Anordnung. - Spannrollen: Spannrollen mit Gewichts- oder Federbelastung drücken zum Spannen in der Nähe der kleinen Scheibe von außen auf das Leertrum und vergrößern den Umschlingungsbogen β. Die Anordnung eignet sich für größere Triebe mit festem Wellenabstand. Ein Drehrichtungswechsel ist ausgeschlossen. - Spannschiene: Oft genügt es, den Antriebsmotor mit der Riemenscheibe zum Spannen des Riemens auf Spannschienen mit Hilfe von Stellschrauben zu verschieben (s. Lehrbuch Bild 16-8c). - Spannschlitten: Ein selbsttätiges Spannen erfolgt durch Gewichte oder Federn, was häufig auch bei Bandförderern angewendet wird (s. Lehrbuch Bild 16-8d). - Spannwippe: Der Motor sitzt auf einer um D drehbaren Wippe. Bei angegebener Drehrichtung bewirkt das Rückdrehmoment Tr des Motors ein selbsttätiges Spannen des Riemens, das sich schwankenden Drehmomenten zudem anpaßt und so ein rutschfreies Arbeiten des Riementriebs gewährleistet (neigt zu Schwingun-gen, deshalb bei Neukonstruktionen möglichst vermeiden). - Schwenkscheibe (s. Lehrbuch Bild 16-8f): Bei feststehendem Antriebsmotor (M) ist die Riemenscheibe als Schwenkscheibe (S) ausgebildet, in die ein Zahnradpaar (z1 und z2) eingebaut ist. So lassen sich auch große Übersetzungen ins Langsame erzielen. Das Schwenken der Riemenscheibe (im Bild um D nach links) und damit das Spannen des Riemens wird durch die Umfangskraft des auf der Motorwelle sitzenden, im gleichen Sinn sich drehenden und treibenden Ritzels z1 bewirkt.

Frage 16.3 

Die Art und Weise der Kraftübertragung bei Flach- und Keilriemen einerseits und Zahnriemen andererseits ist zu erläutern. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 16.1.2.

Antwort zur Frage 16.3 

Bei den Flach- und Keilriemen erfolgt die Kraftübertragung ausschließlich durch Reibschluss, bei den Zahnriemen durch Formschluss.

Frage 16.4 

Welche nachteiligen Folgen ergeben sich bei einem kraftschlüssigen Riementrieb, wenn dieser nicht genügend vorgespannt ist? - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 16.3.1.

Antwort zur Frage 16.4 

Bei nicht ausreichend vorgespannten kraftschlüssigen Riementrieben kommt es zum unerwünschten Gleitschlupf (der Riemen gleitet auf der Scheibe).

Frage 16.5 

Was bewirken Spannrollen bei einem Riementrieb? - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 16.2.1-3.

Antwort zur Frage 16.5 

Spannrollen werden zum Spannen des Riemens und zur Vergrößerung des Umschlingungswinkels eingesetzt. Sie wirken in der Nähe der kleinen Scheibe von außen auf das Leertrum. Die Anordnung eignet sich für größere Triebe mit festem Wellenabstand.

Frage 16.6 

Es ist eine qualitative Aussage zur Belastung der Wellen bei Flach-, Keil- und Zahnriementrieben zu treffen und die Begründung hierfür anzugeben. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 16.3.1-1 und 16.3.2-4.

Antwort zur Frage 16.6 

Die durch die erforderliche Vorspannung des Riemens auftretenden Spannkräfte müssen von den Wellen und den Lagern zusätzlich aufgenommen werden und sind somit bei ihrer Dimensionierung zu berücksichtigen. Die Wellenbelastung ist bei einem Flachriementrieb besonders hoch (ca. 1,5…2,0 x Umfangskraft Ft). Bei Keilriementrieben ist die Wellenbelastung aufgrund der Keilwirkung geringer (ca. 1,3…1,5 x Ft), ebenfalls bei Synchronriementrieben (ca. 1,1 x Ft).

Frage 16.7 

Es ist zu überlegen, warum es günstiger ist, anstatt mehrerer Einzelkeilriemen einen Verbundkeilriemen anzuwenden. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 16.1.2.

Antwort zur Frage 16.7 

Verbundkeilriemen bestehen aus bis zu 5 parallel angeordneten gleichlangen Keilriemen, die mit einer Deckplatte miteinander verbunden sind. Dadurch ist gegenüber den einzeln angeordneten Keilriemen eine Reduzierung der häufig nicht zu vermeidenden Riemenschwingungen möglich, das Betriebsverhalten verbessert sich somit.

Frage 16.8 

Die Montagebedingungen für Keilriemen und für Flachriemen sind zu nennen. - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 16.2.2.

Antwort zur Frage 16.8 

Keilriemen werden mit wenigen Ausnahmen endlos hergestellt und meist in genormten Längen geliefert. Für die Auslegung der Keilriementriebe ist somit der Wellenabstand nicht frei wählbar, ebenso muss konstruktiv das Auflegen des Endlosriemens sichergestellt sein. Flachriemen dagegen können individuell verwendet werden, auch das Endlosmachen vor Ort ist in Ausnahmefällen möglich.

Frage 16.9 

Von welchen Größen ist die Kraftübertragung eines Riementriebs im wesentlichen abhängig? - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 16.3.

Antwort zur Frage 16.9 

Die Kraftübertragung eines Riementriebs ist im Wesentlichen vom Reibwert μ des Riemenwerkstoffs, vom Umschlingungswinkel β1 an der kleinen Scheibe und vom Durchmesser d1 der kleinen Scheibe anhängig.

Frage 16.10 

Welche zusätzliche Kraft muss bei höheren Riemengeschwindigkeiten bei der Auslegung von Riementrieben beachtet werden? - Lösungshinweise s. Lehrbuch Abschn. 16.3.

Antwort zur Frage 16.10 

Die Gesamtspannung im Riemen setzt sich aus mehreren Einzelspannungen (Zug-, Biege-, Fliehkraftspannung) zusammen und darf den zulässigen Wert σzzul nicht überschreiten. Die für die Leistungsübertragung verbleibende Nutzspannung σN = f(σzzul, σb, σf) wird bei hohen Geschwindigkeiten durch die damit zunehmende Fliehkraftspannung gemindert.

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