CH664609A5

CH664609A5 - Riementrieb.

Info

Publication number: CH664609A5
Application number: CH4335/82A
Authority: CH
Inventors: Takao Nakano; Shigemitsu Tochimori
Original assignee: Nitta Belt Kk
Priority date: 1981-12-21
Filing date: 1982-07-16
Publication date: 1988-03-15
Also published as: DE3223370C2; US4571220A; KR830010319A; JPS58109753A; IT8221993A0; FR2518682B1; FR2518682A1; GB2112103A; GB2112103B; IT1190883B; DE3223370A1

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft einen Riementrieb der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Bei einem aus treibender Riemenscheibe und einer über einen Übertragungsriemen angetriebenen Riemenscheibe bestehenden Riementrieb wird von der treibenden Riemenscheibe Leistung auf die angetriebene Riemenscheibe dadurch übertragen, dass zwischen den Übertragungsriemen und der Riemenscheibe eine Reibungskraft erzeugt wird. Um diese Leistung wirkungsvoll übertragen zu können, sind bereits Bestrebungen bekannt, durch welche der Reibungsfaktor des Übertragungsriemens oder die Riemenspannung durch Spannscheiben angehoben werden, wodurch zwischen dem Übertragungsriemen und den Riemenscheiben eine gesteigerte Reibungskraft erreicht werden soll. Eine Anhe-bung des Reibungsfaktors des Übertragungsriemens führt zu einem exzessiven Berührungskontakt zwischen dem Übertragungsriemen und den Riemenscheiben, sobald der Riementrieb in Betrieb genommen wird, wodurch der Übertragungsriemen in zunehmendem Masse abgenutzt wird, was die Lebensdauer des Übertragungsriemens verringert. Das sich bei der Reibung zwischen dem Übertragungsriemen und den Riemenscheiben ergebende pulverförmige Abriebmaterial haftet an der Oberfläche des Übertragungsriemens und führt zu einer rauhen Oberfläche auf diesem, welche weiterhin zur Geräuschentwicklung beim Betrieb des Riementriebs führt. Wenn zur Steigerung der Riemenspannung Spannscheiben oder Spannrollen eingesetzt werden, ergibt sich eine zu starke Ausdehnung des Übertragungsriemens, die ebenfalls zu einer Verkürzung bei der Lebensdauer beiträgt.

Der erfindungsgemässe Riementrieb ist in der Kennzeichnung des Anspruchs 1 definiert.

Die Führungsrollen oder -riemenscheiben sind beispielsweise drei, wobei zwei von ihnen symmetrisch beiderseits einer Linie angeordnet sind, die durch die Mittelpunkte der treibenden und der angetriebenen Riemenscheibe gezogen wird. Diese beiden Führungsrollen oder -riemenscheiben befinden sich ferner auf einer Linie, die senkrecht zur ersten durch die Mitte der treibenden Riemenscheibe gezogen wird. Die dritte Führungsrolle oder -riemenscheibe, die mit den Einstellmitteln verbunden ist, hat zu den beiden anderen Führungsrollen oder -riemenscheiben jeweils den gleichen Abstand. Die Einstellmittel werden entweder von einem Zylinder oder einem Schraubspindelantrieb gebildet.

Der Umschlingungsriemen besteht aus einem Gewebe, das natürliche Fasern und synthetische Fasern zumindest in der Oberfläche enthält, die dem Übertragungsriemen zugewandt ist, und in der die natürlichen Fasern in einem grösseren Ausmass vorliegen als die synthetischen Fasern.

Auf diese Weise gestattet es die vorerwähnte Erfindung, einen Riementrieb zu schaffen, bei dem (a) eine gewünschte Spannung im Übertragungsriemen erzeugbar ist, ohne dass der Übertragungsriemen übermässig gedehnt werden müsste, und bei der (b) Leistung wirkungsvoll von der treibenden Riemenscheibe auf die getriebene Riemenscheibe dadurch übertragen wird, dass der Umschlingungsriemen gegen den Übertragungsriemen gepresst wird, und obwohl im Übertragungsriemen nur eine geringe Spannung herrscht. Ferner wird (c) im erfindungsgemässen Riementrieb als Folge der Materialauswahl für den Umschlingungsriemen, welcher im Hinblick auf eine verringerte Reibung getroffen ist, die Reibung zwischen dem Umschlingungsriemen und dem Übertragungsriemen soweit reduziert, dass auch der Verschleiss des Übertragungsriemens verringert wird. Schliesslich wird (d) beim erfindungsgemässen Riementrieb als Folge der Verwendung der mit verringerter Reibung wirkenden Materialien im Umschlingungsriemen die zwischen dem Umschlingungsriemen und dem Übertragungsriemen erzeugte Reibungswärme so weit reduziert, dass auch Leistungsverluste bei der Übertragung minimiert sind.

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Nachstehend wird die Erfindung mit ihren Einzelheiten und Vorteilen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 (a) eine Vorderansicht eines erfindungsgemässen Riementriebs,

Fig. 1 (b) eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform von Einstellmitteln, wie sie für den Riementrieb von Fig. 1 (a) verwendbar sind,

Fig. 1 (c) eine perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform von Einstellmitteln.

Fig. 2 ein Diagramm, aus dem die maximal vom Übertragungsriemen übertragbare Leistung bei Weglassung des Umschlingungsriemens erkennbar ist, indem der Zusammenhang zwischen der Riemenspannung und der auf den Übertragungsriemen übertragbaren Leistung dargestellt wird,

Fig. 3 ein Diagramm, aus dem die maximal vom Übertragungsriemen übertragbare Leistung unter Vermittlung des Umschlingungsriemens erkennbar ist, und zwar unter Darstellung des Zusammenhanges zwischen der Spannung des Übertragungsriemens und der auf den Übertragungsriemen übertragbaren Leistung,

Fig. 4 (a) eine Perspektivansicht eines Abschnittes des Gewebes des Umschlingungsriemens und

Fig. 4 (b) eine Perspektivansicht eines Abschnittes eines anderen Gewebes für den Umschlingungsriemen gemäss der Erfindung.

In dem erfindungsgemässen Riementrieb ist ein Übertragungsriemen 1 und ein Paar Riemenscheiben vorgesehen, von denen die eine eine treibende Riemenscheibe 2 und die andere eine angetriebene Riemenscheibe 3 ist, die der Übertragungsriemen 1 umschlingt. Die Leistung der treibenden Riemenscheibe 2 wird auf die getriebene Riemenscheibe 3 durch eine Reibungskraft übertragen, die zwischen den Riemenscheiben 2,3 und dem Übertragungsriemen 1 aufgebaut wird. Der Riementrieb gemäss der Erfindung besitzt ferner Mittel 4, mit denen der mit 31 bezeichnete Rücken des Übertragungsriemens 1 gegen die treibende Riemenscheibe 2 pressbar ist, und zwar in dem Abschnitt, in dem der Übertragungsriemen 1 mit der treibenden Riemenscheibe in Berührung kommt. Diese Anpressmittel 4 weisen eine Vielzahl von Führungsrollen oder -riemenscheiben, z.B. drei Führungsscheiben 41, 42 und 43 auf, sowie einen Umschlingungsriemen 44, der um alle Führungsscheiben 41,42 und 43 derart herumgelegt ist, dass ein Abschnitt 440 des Umschlingungsriemens 44 den Rücken 31 des Übertragungsriemens 1 berührt und den Abschnitt gegen die treibende Riemenscheibe 1 drückt, indem der Übertragungsriemen 1 mit dieser in Berührung kommt. Von den Führungsscheiben sind vorzugsweise die Führungsscheiben 41 und 42 symmetrisch beiderseits einer Linie LI angeordnet, die durch die Mittelpunkte c und d der treibenden Riemenscheibe 2 und der angetriebenen Riemenscheibe 3 gezogen ist. Die Mittelpunkte e und f dieser Führungsscheiben 41 und 43 liegen vorzugsweise auch auf einer Linie L2, die senkrecht zur Linie LI durch die Mitte c der treibenden Riemenscheibe 2 gezogen ist. Die Führungsscheiben 41 und 43 sind zweckmässigerweise nahe an der treibenden Riemenscheibe 2 angeordnet. Die Führungsscheibe 43 ist hingegen von den beiden Führungsscheiben 41 und 43 in jeweils dem gleichen Abstand angeordnet und mit Mitteln 40 verbunden, mit denen eine Anpresskraft einstellbar ist, die durch die Anpressung des Umschlingungsriemens 44 an den Übertragungsriemen 1 entsteht. Die Anpresskraft kann durch die Einstellmittel 40 dann verringert werden, wenn diese es der mit ihnen verbun-

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denen Führungsscheibe 42 gestatten, näher an die treibende Riemenscheibe 2 zu kommen, während die Anpresskraft dadurch gesteigert werden kann, dass die Einstellmittel 40 die Führungsscheibe 42 von der treibenden Riemenscheibe 2 wegziehen. Auf diese Weise lässt sich die jeweils gewünschte Einstellung der Anpresskraft des Umschlingungsriemens 44 gegen den Übertragungsriemen 1 festlegen. Es lässt sich auf diese Weise auch die Anpresskraft des Übertragungsriemens 1 auf die treibende Riemenscheibe 2 in einem wünschenswerten Bereich steuern. Der Umschlingungsriemen 44 kann alternativ auch so angeordnet sein, dass er der angetriebenen Riemenscheibe 2 zugeordnet wird, insbesondere dann, wenn der Umschlingungswinkel des Übertragungsriemens 1 auf der getriebenen Riemenscheibe 3 bemerkenswert klein sein sollte.

Die Verwendung des Umschlingungsriemens 44 führt zu einer höheren, vom Übertragungsriemen 1 übertragbaren Leistung, und zwar aus den folgenden Gründen:

(1) Bei Weglassung des Umschlingungsriemens (Fig. 2) :

Bei Stillstand des Riementriebes ist die Spannung des Übertragungsriemens seiner eigenen Spannung gleich, die mit 10 kg f/mm2 festgelegt wird. Wenn dann beim Betrieb des Riementriebs eine Belastung auf den Übertragungsriemen ausgeübt wird, wächst die Spannung Tt im gespannten Trum auf 12 kg f/mm2 (Tt =12) während die Spannung Ts im durchhängenden Trum nur 8 kg f/mm2 (Ts = 8) beträgt. Die dann vom Übertragungsriemen übertragbare, maximale Leistung Pe ergibt sich wie folgt: Pe = Tt-Ts, d.h. Pe = 4 (kW). Die Grenze der maximal übertragbaren Leistung ist eine Funktion e/u8 eines Winkels 0, der der Umschlingungswinkel des Übertragungsriemens mit der treibenden Riemenscheibe ist, und einem Reibungsfaktor [i zwischen dem Übertragungsriemen und der treibenden Riemenscheibe. Diese Funktion wobei e die Basis des natürlichen Logarithmus ist. Es ergibt sich demzufolge, dass e/u9= 1,5.

(2) Bei Einsatz des Umschlingungsriemens (Fig. 3):

Die Spannung Ts im durchhängenden Trum des Übertragungsriemens wird auf 10 kg f/mm2 aufrechterhalten, und zwar als Folge der vom Umschlingungsriemen auf den Über-ragungsriemen ausgeübten Anpresskraft. Ts ist also gleich 10 kg f/mm2. Unter der Voraussetzung, dass die Grenze e/u0 der maximal übertragbaren Leistung des Übertragungsriemens die gleiche ist, wie sie sich auch bei Weglassen des Umschlingungsriemens ergibt, ist

Demzufolge istTt = 1,5 xTs. Da Ts kg 10 f/mm2 ist,

muss Tt 15 kg f/mm2 sein. Daraus ergibt sich, dass die maximal übertragbare Leistung Pe (=Tt-Ts) des Übertragungsriemens auf 5 kW anwächst. Pe = 5 (kW).

Es zeigt sich dadurch ganz offensichtlich, dass die Verwendung des Umschlingungsriemens die maximal übertragbare Leistung steigert.

Wenn der Übertragungsriemen 1 von einem Punkt (a) zu einem Punkt (b) wandert, wie dies in Fig. 1 (a) gezeigt wird, ergibt sich ein elastischer Schlupf S. Dieser elastische Schlupf wird durch die folgende Gleichung dargestellt:

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wobei S = der elastische Schlupf des Übertragungsriemens, P = die auf den Übertragungsriemen zu übertragende Leistung,

A = die Querschnittsfläche des Riemens und E = der Young'sche Modul des Riemenkerns.

Der Übertragungsriemen 1 dehnt sich im Punkt (a) infolge der Spannung Tt, während er am Punkt (b) schrumpft, da die SpannungTs im Punkt (b) kleiner ist als die Spannung Tt im Punkt (a). Es wird demzufolge die Bewegungsgeschwindigkeit des Übertragungsriemens 1 niedriger, wenn sich der Übertragungsriemen 1 vom Punkt (a) zum Punkt (b) bewegt. Dies ist die Folge des Phänomens des elastischen Schlupfes des Übertragungsriemens 1. Unter der Voraussetzung, dass der Übertragungsriemen 1 sich mit einer Geschwindigkeit V bewegt, wird der Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Punkten (a) und (b) mit Sx V angegegeben, da bei diesem Verfahren nur Druck auf den Übertragungsriemen 1 ausgeübt wird, wird der Umschlingungsriemen 44 nur einer geringen Belastung unterworfen, so dass er kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit V läuft. Dies bedeutet aber, dass zwischen dem Übertragungsriemen 1 und dem Umschlingungsriemen 44 unvermeidlich ein Geschwindigkeitsunterschied Sx V entsteht. Infolge dieses Geschwindigkeitsunterschiedes können bei den beiden Riemen 1 und 44 folgende Nachteile entstehen:

( 1 ) Der Geschwindigkeitsunterschied S x V wird grösser, wenn der Übertragungsriemen eine grössere Leistung zu übertragen hat oder mit einer grösseren Geschwindigkeit läuft;

(2) ein grösser werdender Geschwindigkeitsunterschied verursacht einen Verschleiss an beiden Riemen und erzeugt Reibungswärme, welche einen Leistungsverlust bedeutet.

Um diese Nachteile eliminieren zu können, besteht der Umschlingungsriemen 44 aus einem Gewebe, und zwar zumindest an der Seite, mit der er auf dem Übertragungsriemen 1 aufliegt. Das Gewebe enthält natürliche Fasern und synthetische Fasern, und zwar in einer Anordnung, dass mehr natürliche Fasern vorliegen als synthetische Fasern.

Der Umschlingungsriemen 44 hat zu diesem Zweck ein Gewebe 45 als Oberflächenmaterial, in dem die Kettfäden 46 aus natürlichen Fasern wie Baumwolle oder Flachs bestehen, während die Schussfäden 47 synthetische Fasern wie Nylon s oder Vinylon sind. Natürliche Fasern sind ausserordentlich wärmebeständig, während synthetische Fasern ausserordentlich abriebfest sind. Die natürlichen Fasern sind in der Riemenoberfläche in grösserem Ausmass vorgesehen als die synthetischen Fasern; z.B. beträgt das Verhältnis der natür-10 liehen Fasern zu den synthetischen Fasern zwischen 1:16, und liegt vorzugsweise bei 2:8. Da das Gewebe mit Berücksichtigung dieser Gesetzmässigkeiten angefertigt wird, und zwar zusätzlich zu seinem im allgemeinen niedrigen Reibungsfaktor, kommt der Umschlingungsriemen 44 mit dem 15 Übertragungsriemen 1 sehr schonend in Berührung,

wodurch die Erzeugung von Wärme unterdrückt und auch ein Verschleiss minimiert wird. Beispielsweise liegt der Reibungsfaktor eines erfindungsgemässen Umschlingungsriemens in einem Bereich von annähernd 0,2 bis zu ungefähr 20 0,25, was ein erheblich kleinerer Reibungsfaktor ist, als er sich bei herkömmlichen Riemen ergibt, deren Oberfläche aus Gummi oder Leder besteht und die dort einen Reibungsfaktor zwischen 0,5 und 0,6 aufweisen. Die Verwendung von Nylonfasern als Schussfäden ist besonders vorteilhaft, wenn 25 der Kern 48 des Umschlingungsriemens aus Nylon besteht, da dann die Haftfestigkeit zwischen den Schussfäden 47 und dem Riemenkern 48 verbessert werden kann.

Alternativ (Fig. 4 [b]) ergibt sich bei einer Verwendung der synthetischen Fasern als Kettfäden 46 und einer Verwendung 30 der natürlichen Fasern als Schussfäden 47 eine verbesserte Festigkeit des Gewebes 45, da die synthetischen Fasern in ihrer Zugfestigkeit deutlich überlegen sind.

Die Verwendung des Gewebes mit diesen vorerwähnten Webstrukturen empfiehlt sich auch für die Seite des 35 Umschlingungsriemens 44, die dem Übertragungsriemen 1 abgewandt ist (Fig. 4 [a] und Fig. 4 [b]), und zwar weil auf diese Weise die mögliche Reibung zwischen dem Umschlingungsriemen 44 und den Führungsscheiben 41,42 und 43 ebenfalls verringert werden kann.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Riementrieb mit einem Paar von Riemenscheiben und einem die Riemenscheiben umschlingenden Übertragungsriemen, wobei die eine Riemenscheibe eine treibende und die andere Riemenscheibe eine getriebene ist, gekennzeichnet durch ein Mittel (4) zum Anpressen des Rückens (31) des Übertragungsriemens (1) auf die treibende Riemenscheibe (2), und zwar in dem Abschnitt, in dem der Übertragungsriemen ( 1 ) mit der treibenden Riemenscheibe (2) in Berührung gelangt ; wobei die Mittel (4) aus einer Vielzahl von Führungsrollen oder -Scheiben (41,42,43) und einem Umschlin-gungsriemen (44) bestehen, der mit den Führungsrollen oder -Scheiben derart zusammenwirkt, dass ein Teilabschnitt des UmschJingungsriemens (44) den Rücken (31) des Übertragungsriemens ( 1 ) berührt und diesen auf die treibende Riemenscheibe (2) presst, und durch Mittel (40,400,401), die mit einer der Führungsrollen oder -Scheiben (42) verbunden sind und mit denen eine Anpresskraft einstellbar ist, die durch das Anpressen des Umschlingungsriemens (44) auf den Übertragungsriemen (1) erzeugbar ist, wobei auf diese Weise die Anpresskraft des Übertragungsriemens (1) auf der treibenden Riemenscheibe (2) einstellbar ist.
2. Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei Führungsscheiben (41,42,43) vorgesehen sind.
3. Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei (41,43) der Führungsscheiben (41,42,43) symmetrisch beiderseits einer Linie (LI) angeordnet sind, die durch die Mittelpunkte (c, d) der beiden Riemenscheiben (2 und 3) gezogen ist, und dass diese beiden Führungsscheiben (41,43) auf einer Linie (L2) liegen, die senkrecht zur Linie (LI ) durch den Mittelpunkt (c) der treibenden Riemenscheiben (2) gezogen ist, und dass die dritte Führungsscheibe (42), die mit den Einstellmitteln (40,401,400) verbunden ist, von jeder der beiden Führungsscheiben (41,43) den gleichen Abstand hat.
4. Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellmittel (400) eine Zylinder-Kolben-Einheit sind.
5. Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellmittel (401) ein Gewindespindeltrieb sind.
6. Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschlingungsriemen (44) zumindest an der den Übertragungsriemen (2) zugewandten Oberseite ein Gewebe (45) aufweist, das natürliche Fasern (46) und synthetische Fasern (47) enthält, wobei die natürlichen Fasern (46) ein grösseres Ausmass der freien Oberfläche beanspruchen als die synthetischen Fasern (47).
7. Riementrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die natürlichen Fasern (46) die Kettfäden des Gewebes (45) bilden, während die synthetischen Fasern (47) die Schussfäden des Gewebes bilden.
8. Riementrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die natürlichen Fasern (46) zum überwiegenden Teil aus Baumwolle bestehen.
9. Riementrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die natürlichen Fasern (46) zum überwiegenden Teil aus Flachs bestehen.
10. Riementrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die synthetischen Fasern (47) aus Nylon oder aus einem Polyvinylalkohol bestehen.