<Desc/Clms Page number 1>
VERSTERKTE TRANSMISSIERIEM De uitvinding heeft betrekking op een getande transmissieriem die versterkt is met staalkoord.
Omwille van de afwezigheid van kruip is staalkoord een geschikt versterkingsmateriaal voor transmissieriemen.
Dergelijke staalkoord heeft gewoonlijk volgende samenstelling : een minimum koolstofgehalte van 0. 65 %, bij voorbeeld 0. 75 of 0. 80 % ; een gehalte aan mangaan variërend tussen 0. 40 en 0. 70 % ; een siliciumgehalte variërend tussen 0. 15 en 0. 30 % en een maximum zwavel-en fosforgehalte van 0. 03 %. Microlegeringselementen zoals koper, chroom, nikkel, vanadium en boor zijn eveneens mogelijk. Omwille van de kleine diameters (zie verder) vertoont de gekozen walsdraad liefst een hoge graad van zuiverheid : Het aantal en de grootte van de niet-metallieke insluitsels wordt bij voorkeur beperkt (b. v. grootte < 0. 10 ssm).
Transmissieriemen staan onder een axiale spanning die varieert van 10 tot 100 Newton. Verder moeten transmissieriemen een groot aantal rotaties kunnen ondergaan. Bij iedere rotatie buigt de transmissieriem omheen een geleidingswiel of omheen een aandrijfwiel. Hierbij is de kromtestraal van deze buiging voor sommige toepassingen relatief klein. Een andere vereiste is dat de transmissieriem centraal in de geleidingswielen moet lopen en geen neiging mag vertonen om te schuren tegen een van de opstaande boorden van de geleidingswielen.
Indien de geleidingswielen geen boorden vertonen, mag de transmissieriem de neiging niet hebben om van de wielen te lopen.
Hieruit volgen de vereisten die gesteld worden aan de staalkoordversterking : Het staalkoord moet een goede treksterkte hebben, een goede flexibiliteit, een hoog buiger-
<Desc/Clms Page number 2>
moeienisniveau en het staalkoord moet tenslotte torsievrij zijn, deze laatste vereiste is er om de transmissieriem centraal in de gleuven van de geleidingswielen te laten lopen of om te verhinderen dat de transmissieriem van de wielen loopt.
Tot nu toe werd als staalkoordversterking voor transmissieriemen de zogenaamde strengenconstructies van het type m x n aangewend. Een dergelijk staalkoord bestaat uit m strengen, en elke streng bestaat uit n filamenten. Als de strengen, als dusdanig, in S-richting getwist zijn, dan worden de strengen met elkaar in Z-richting tot een koord getwist om het gewenste torsieëvenwicht te bekomen. Voorbeelden van dergelijke koorden zijn een 3x3-constructie, een 7x3-constructie, een 7x4-constructie en een 7x7-constructie.
De bestaande strengenconstructies zijn flexibel en torsievrij, maar voor toepassingen waar transmissieriemen onder extreme omstandigheden moeten werken, laat de treksterkte en het buigvermoeienisniveau soms de wensen over.
De huidige uitvinding stelt zieh tot doel de nadelen van de stand van de techniek te verbeteren.
De uitvinding voorziet in een getande transmissieriem die versterkt is met staalkoord, waarbij het staalkoord nagenoeg in de langsrichting van de transmissieriem geordend is en bestaat uit minstens vier en ten hoogste achtentwintig filamenten met een diameter begrepen tussen 0. 04 mm en 0. 20 mm, bij voorkeur tussen 0. 04 mm en 0. 15 mm. Het staalkoord vertoont in dwarsdoorsnede een geometrisch regelmatige structuur. De structuur bestaat uit een centrale kern van een of meerdere filamenten die omgeven is door minstens een laag van filamenten. Met een geometrische regelmatige structuur wordt
<Desc/Clms Page number 3>
bedoeld dat de dwarsdoorsneden van de filamenten op een nagenoeg symmetrische wijze geordend zijn.
Het aantal filamenten moet tenminste vier zijn omdat anders moeilijk een geometrisch stabiele kern-laag structuur kan bekomen worden. Boven de achtentwintig filamenten is het verder moeilijk om de geometrie van de dwarsdoorsneden te beheersen en te komen tot regelmatige vormen van doorsneden.
De diameter moet beperkt worden tot ten hoogste 0. 20 mm omwille van de vereiste flexibiliteit.
De filamenten van de kern hebben gewoonlijk een gelijke diameter. De filamenten van iedere laag hebben ook gewoonlijk een gelijke diameter. De diameter van de kernfilamenten kan gelijk zijn aan de diameter van de laagfilamenten. Dit is echter niet noodzakelijk. Het hangt voornamelijk af van het aantal filamenten in de kern en in de lagen. De richting van twist in de kern en in de lagen kan gelijk of verschillend zijn.
Bij voorkeur liggen meerdere staalkoorden in een vlak naast elkaar zonder echter elkaar te raken.
Bestaat de transmissieriem uit een polymeer zoals polyurethaan, dan is het staalkoord bedekt met een corrosiebestendige deklaag zoals zink of een zinklegering, bij voorbeeld zink-aluminium of zink-nikkel.
Bestaat de transmissieriem uit rubber, dan is het staalkoord bij voorkeur bedekt met een deklaag die aan de rubber hecht, zoals bij voorbeeld messing, koper, brons, of complexe koperhoudende deklagen (binaire en ternaire koperlegeringen).
<Desc/Clms Page number 4>
In een uitvoeringsvorm van de uitvinding bestaat het staalkoord uit een kern omgeven met een laag filamenten. Voorbeelden van dergelijke uitvoeringen zijn : - 1x0. 15 + 6x0. 15 - 3x0. 08 + 6x0. 15 - 3x0. 08 + 9x0. 08
EMI4.1
- 3x0. + 9x0. In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding bestaat het staalkoord uit een kern omgeven met twee lagen filamenten.
Voorbeelden van dergelijke uitvoeringen zijn : - 1x0. 15 + 6x0. 15 + 12x0. 15 - 3x0. 08 + 9x0. 08 + 15x0. 08 Bij voorkeur zijn alle filamenten van een staalkoord uit de kern en uit de laag of lagen getwist in dezelfde richting en met dezelfde stap zodanig dat ze in de lengterichting van het staalkoord en over nagenoeg de volledige lengte van het staalkoord lijncontacten hebben met elkaar. De twistrichting van een staalkoord is echter bij voorkeur tegengesteld is aan de twistrichting van een naburig staalkoord, dit om de eventueel nog aanwezige torsies van één staalkoord te compenseren door de torsies van een naburig staalkoord en om derhalve een torsievrij composiet te verkrijgen.
De uitvinding zal nu nader toegelicht worden aan de hand van de figuren waarin : - FIGUUR 1 een globaal zieht geeft van een transmissie- riem en een aandrijfwiel ; - FIGUUR 2 een dwarsdoorsnede geeft volgens vlak 11-11 van FIGUUR 1 ; - FIGUUR 3 een dwarsdoorsnede geeft van een staalkoord bestemd om een transmissieriem te versterken ;
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
- FIGUUR 4 een schematische voorstelling geeft van hoe het torsiegedrag van een staalkoord gemeten wordt - FIGUUR 5 een schematische voorstelling geeft van hoe het buigvermoeienisniveau van een staalkoord bepaald wordt.
Verwijzend naar FIGUREN 1 en 2 stelt 1 een transmissieriem voor die versterkt is door meerdere staalkoorden 2 die in een vlak naast elkaar liggen.
De staalkoorden 2 zijn 12x0. koorden, bestaande uit een kern van drie filamenten 22 van 0. mm diameter omgeven door een laag van negen filamenten 24 van 0. mm. Alle van een staalkoord zijn getwist in dezelfde richting, met dezelfde stap van 4. mm. Zoals blijkt uit de pijltjes 28, is de twistrichting van een staalkoord 2'tegengesteld aan de twistrichting van een naburig staalkoord 2", is de twistrichting van staalkoord 2" aan de twistrichting van staalkoord 2"', enz...
De transmissieriem 1 wordt via de tanden 12 aangedreven door een aandrijfwiel 4 dat eveneens van tanden 42 is voorzien. De transmissieriem 1 moet centraal tussen de opstaande boorden 44 van het aandrijfwiel en mag geen neiging vertonen om te schuren tegen een van de boorden 44.
Transmissieriemen kunnen gefabriceerd worden door een extrusieproces of door een spuitgietproces.
In FIGUUR 3 is een ander type staalkoord 2 voorgesteld om transmissieriemen te versterken. Het staalkoord 2 bestaat uit een kernfilament 22, uit een tussenlaag van filamenten 24 en uit een buitenlaag van filamenten 26. Alle filamenten hebben een diameter van 0. mm en hebben dezelfde twistrichting en stap (10 mm). Het is evenwel niet uitgesloten dat bij voorbeeld het kernfilament 22 een diameter heeft die groter is dan de diameter van de filamenten 24 van de tussenlaag, en
<Desc/Clms Page number 6>
dat de diameter van de filamenten 24 van de tussenlaag groter is dan de diameter van de filamenten 26 van de buitenlaag.
TEST 1 Tabel 1 geeft een lijst van staalkoorden die uitgetest werden met het oog op versterking van transmissieriemen.
Tabel 1
EMI6.1
<tb>
<tb> |stand <SEP> van <SEP> de <SEP> techniek <SEP> uitvinding
<tb> 7x3x0. <SEP> 06 <SEP> 3x3x0.08 <SEP> 3+9x0.08
<tb> stap <SEP> (mm) <SEP> 3/3 <SEP> I <SEP> 4. <SEP> 5/4. <SEP> 5 <SEP> I <SEP> 4. <SEP> 5 <SEP> I <SEP>
<tb> twistnchting <SEP> j <SEP> S/Z <SEP> Z/S <SEP> S
<tb> koorddiameter <SEP> (mm) <SEP> 0.34 <SEP> 0.31 <SEP> 0.31
<tb> deklaag) <SEP> zink <SEP> zink) <SEP> zink <SEP> j <SEP>
<tb>
EMI6.2
Tabel 2 geeft de breukkracht en de treksterktes weer van boven vermelde constructies.
Tabel 2
EMI6.3
<tb>
<tb> stand <SEP> van <SEP> de <SEP> techniek <SEP> uitvinding <SEP> I <SEP>
<tb> 7x3x0. <SEP> 06 <SEP> 3x3x0.08 <SEP> 3+9x0.08
<tb> breukkracht <SEP> (N) <SEP> 125 <SEP> 99 <SEP> 161
<tb> treksterkte <SEP> 2119 <SEP> 2250 <SEP> 2729
<tb> (N/mm2)
<tb>
<Desc/Clms Page number 7>
Uit Tabel 2 volgt dat het staalkoord volgens de uitvinding een hogere treksterkte heeft dan de staalkoorden volgens de stand van de techniek.
Zoals hierboven uitgelegd, is het ideale koord torsievrij onder axiale spanningen. Torsievrije staalkoorden verhinderen een aflopen van de transmissieriem.
In FIGUUR 4 wordt een proefopstelling getoond om de torsies van het staalkoord onder invloed van een axiale spanning te meten. Het staalkoord 2 wordt tussen twee klemmen 62 genomen en onderworpen aan een axiale spanning door middel van een gewicht 64 dat over een wieltje 66 loopt. Opnameinrichting 68 neemt de torsies op.
Tabel 3 vat de resultaten samen : Tabel 3
EMI7.1
<tb>
<tb> Torsiemoment <SEP> bij <SEP> stand <SEP> van <SEP> de <SEP> techniek| <SEP> uitvinding
<tb> I <SEP> een <SEP> last <SEP> van <SEP> : <SEP> I <SEP> I <SEP> I <SEP> I <SEP>
<tb> (Nmm) <SEP> 7x3x0.06 <SEP> 3x3x0.08 <SEP> 3+9x0.08
<tb> I <SEP> 1 <SEP> kg <SEP> 0. <SEP> 21 <SEP> 0. <SEP> 23 <SEP> 0. <SEP> 29 <SEP>
<tb> I <SEP> 2 <SEP> kg <SEP> 0.50 <SEP> 0.46 <SEP> 0.50
<tb> 3 <SEP> kg <SEP> 0.80 <SEP> 0.69 <SEP> 0.84
<tb> 4 <SEP> kg <SEP> 1. <SEP> 11 <SEP> 0.92 <SEP> 1.17
<tb>
De 3x3-constructie volgens de stand van de techniek geeft de kleinste verhoging van de torsies bij toenemende axiale spanningen.
De toename van de torsies is echter bij de 3+9-constructie volgens de uitvinding ongeveer even groot als de toename van de torsies bij de 7x3-constructie. Dit is onverwacht, aangezien de 7x3-constructie in Z/S getwist is om zoveel mogelijk torsievrij te zijn, terwijl de 3+9-construc-
<Desc/Clms Page number 8>
tie in een enkele richting getwist is en men derhalve a priori kon verwachten dat de torsietoename veel groter zou zijn bij de 3+9-constructie.
FIGUUR 5 toont een proefopstelling om het buigvermoeienisniveau van staalkoorden te bepalen. Een staalkoord 2 wordt tussen twee klemmen 82 genomen en gebogen over een kromtestraal R. Het staalkoord wordt dan aan een groot aantal rotaties onderworpen. Vervolgens wordt de test hernomen voor een kleinere kromtestraal R. De kleinste kromtestraal waar geen vermoeienisbreuken optraden voor 1.5x106 cycli wordt genoteerd. Hoe kleiner de kromtestraal, hoe beter het buigvermoeienisgedrag van het staalkoord. Tabel 4 vermeldt de resultaten.
Tabel 4
EMI8.1
<tb>
<tb> stand <SEP> van <SEP> de <SEP> techniek <SEP> uitvinding
<tb> 7x3x0. <SEP> 06 <SEP> 3x3x0.08 <SEP> 3+9x0.08
<tb> Rmin <SEP> (mm) <SEP> 6.50 <SEP> 8.00 <SEP> 6.25
<tb>
Tabel 4 toont aan dat het staalkoord volgens de uitvinding iets beter is op gebied van buigvermoeienis dan de geteste 7x3-constructie en veel beter dan de 3x3-constructie. Het staalkoord volgens de uitvinding is echter duidelijk beter dan de 7x3-constructie als men rekening houdt met de filamentdiameter (0. 08 mm > 0. 06 mm).
TEST 2 Van volgende staalkoordconstructies is de treksterkte en het buigvermoeienisgedrag uitgetest :
<Desc/Clms Page number 9>
stand van de techniek : - 1. 3x3x0. 15 S/Z stap 8.65/8.1; zinkdeklaag - 2. 7x3x0. 15 S/Z stap 8.65/8.1; zinkdeklaag uitvindinq : - 3. 3+9x0.15 S stap 9 (in feite 12x0. 15) ; zinkdek- laag - 4. 7+12x0. 15 S/S stap 6/10 ; zinkdeklaag - 5. 19x0.15 S stap 10 ; zinkdeklaag Tabel 5 vat de resultaten samen.
Tabel 5 :
EMI9.1
<tb>
<tb> stand <SEP> van <SEP> uitvinding
<tb> 1 <SEP>
<tb> 2 <SEP> 3 <SEP> 4treksterkte
<tb> I <SEP> Rrn <SEP> I <SEP> 2564 <SEP> I <SEP> 2393 <SEP> 2670 <SEP> 2573 <SEP> 2625
<tb> (N/mm2)
<tb> Rmin <SEP> 31. <SEP> 1 <SEP> 34 <SEP> 30.7 <SEP> 31.4 <SEP> 30.7
<tb> (mm)
<tb>
Uit tabel 5 volgt dat het treksterkteniveau van de staalkoordconstructies volgens de uitvinding hoger ligt dan het treksterkteniveau van bestaande staalkoordconstructies.
De minimum kromtestraal Rmin ligt voor de staalkoordconstructies volgens de uitvinding gemiddeld lager dan voor de staalkoordconstructies volgens de stand van de techniek, wat derhalve wijst op een beter buigvermoeienisgedrag.
<Desc/Clms Page number 10>
De uitvinding is niet beperkt tot een transmissieriem versterkt met staalkoord bestaande uit enkel staalfilamenten.
Onder staalkoord wordt hier ook begrepen een gemengde structuur van staalfilamenten en kunststoffilamenten zoals nylon en aramide.