DE3223370A1

DE3223370A1 - Riementrieb

Info

Publication number: DE3223370A1
Application number: DE19823223370
Authority: DE
Inventors: Takao Takaishi Osaka Nakano; Shigemitsu Kawanishi Nara Tochimori
Original assignee: NITTA BELUTO KK; Nitta Beluto Osaka KK; Nitta Belt KK
Current assignee: NITTA INDUSTRIES CORP OSAKA JP
Priority date: 1981-12-21
Filing date: 1982-06-23
Publication date: 1983-06-30
Also published as: DE3223370C2; IT8221993A0; KR830010319A; CH664609A5; JPS58109753A; FR2518682A1; US4571220A; FR2518682B1; IT1190883B; GB2112103B; GB2112103A

Description

Riementrieb

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 Anhebung 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 Abriebsmaterial haftet an der Oberfläche des Übertragungsriemens und führt zu einer rauhen Oberfläche auf

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diesem, welche weiterhin zur Geräuschentwicklung beim Betrieb de3 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.

Ein erfindungsgemäßer Riementrieb vermeidet die vorerwähnten Nachteile des Standes der Technik und besteht aus:

1. Einem Übertragungsriemen,

2. einem Paar Riemenscheiben, von denen die eine die treibende Riemenscheibe und die andere die.angetriebene Riemenscheibe ist, und die beide vom Übertragungsriemen umschlungen werden, und

3. einem Mittel, mit dem die Rückseite des Übertragungsriemens in dem Abschnitt gegen die treibende Riemenscheibe gepreßt wird, der mit dieser in Berührung gelangt; wobei diese anpressenden Mittel eine Vielzahl von Führungsrollen oder Riemenscheiben sowie einen umschlingenden Riemen aufweisen, der mit den Führungsrollen oder -riemenscheiben derart in übertragender Verbindung steht, daß ein Teil von ihm den Rücken des Übertragungsriemens berührt und unter Druck setzt.Diese Mittel weisen ferner weitere Mittel auf, die mit einer der Führungsrollen oder -riemenscheiben verbunden sind und dazu dienen, die von der Anpressung des Umschlingungs· riemens auf den Übertragungsriemen ausgeübte Anpreßkraft einzustellen, um auf diese Weise die Anpreßkraft des Übertragungsriemens auf der treibenden Riemenscheibe einzustellen.

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 en.tweder 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 Umschlinguni

riemen die zwischen dem Umschlingungsriemen und dem Übertragungsriemen erzeugte Reibungswärme so weit reduziert, daß auch Leistungsverluste bei der übertragung minimiert sind.

Nachstehend wird die Erfindung mit ihren Zielen und Vorteilen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail 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 perpsektivische 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. H (a) eine Perspektivansicht eines Abschnittes des Ge-

webes des Umschlingungsriemens, und

Fig. 4 (b) eine Perspektivansioht 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 dev 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 Umschlingungs riemens 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 L1 angeordnet, die durch die Mittelpunkte c und d der treibenden Riemenscheibe 2 und der angetriebenen Riemei scheibe 3 gezogen ist. Die Mittelpunkte e und f dieser Führungsscheiben 41 und 43 liegen vorzugsweise auch auf einer Linie L2, die senkrecht zur Linie L1 durch die Mitte c der treibenden Riemenscheibe 2 gezogen ist. Die Führungs-

scheiben 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 verbundenen 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 Um3chlingungsriemens 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 wünschenswertem 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 1st die Spannung des Übertragungsriemens seiner eigenen Spannung gleich, die mit

2
10 kg f/mm festgelegt wird. Wenn dann beim Betrieb des

Riementriebs eine Belastung auf den Übertragungsriemen

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ausgeübt wird, wächst die Spannung Tt im gespannten

p
Trum auf 12 kg f/mm (Tt = 12) während die Spannung

Ts im durehhängenden Trum nur 8 kg f/mm (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

uO
Leistung ist eine Funktion e/ eines Winkels 0, der der Umschlingungswinkel des Übertragungsriemens mit der treibenden Riemenscheibe ist, und einem Reibungsfaktor ,u zwischen dem Übertragungsriemen und der treibenden

u9 Tt Riemenscheibe. Diese Funktion e/ = , wobei e die

Ts Basis des natürlichen Logarithmus ist. Es ergibt sich demzufolge, daß e/^UH =1,5.

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

Die Spannung Ts im durchhängenden Trum des übertragungs-

2
riemens wird auf 10 kg f/mm aufrechterhalten, und zwar als Folge der vom Umschlingungsriemen auf den übertragungs-

riemen ausgeübten Anpreßkraft. Ts ist also gleich 10 kg f/mm

uO Unter der Voraussetzung, daß die Grenze e/ der maximal übertragbaren Leistung des Übertragungsriemens die gleiche ist, wie sie sich auch bei Weglassen des Umschlingungsriemens

Tt Ts

uO Tt
ergibt, ist e/ = ·=-^— - 1,5. Demzufolge ist Tt = 1,5 x Ts.

Da Ts 10 kg f/mm^ ist, muß Tt 15 kg f/mm 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

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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 dargesetllt:

AxE

wobei S = der elastische Schlupf des Übertragungsriemens,

P = die auf den Übertragungsriemen zu übertragende Leistung,

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

Der übertragungsriemeni dehnt sich im Punkt (a) infolge der Spannung Tt, während er am Punkt (b) schrumpft, da die Spannung Ts im Punkt Cb) 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 SxV angegeben, da bei diesem Verfarhen 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 und dem Umschlingungsriemen 44 unvermeidlich ein Geschwindigkeitsunterschied SxV entsteht.

Infolge dieses Geschwindigkeitsunterschiedes können bei

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den beiden Riemen 1 und ¹Ji folgende Nachteile entstehen:

(1) Der Geschwindigkeitsunterschied SxV 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 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 natürlichen 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 Uraschlingungsriemen 44 mit dem Übertragungsriemen 1 sehr schonend in Berührung, wodurch die Erzeugung von Wärme unterdrückt und auch ein Verschließ minimiert wird. Beispielsweise liegt der Reibungsfaktor eines erfindungsgemäßen Umschlingungsriemens in einem Bereich von annähernd 0,2 bis zu ungefähr 0,25, was ein er-

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heblich 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 vortielhaft, wenn 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 Kettfaden 46 und einer Verwendung 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 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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Claims

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DR. J IORST-R. KRESSIN DIPL. CHEM.

Patentanwalt

DR. HRRMANN DIRHL DIPL. PHYS.

Patentanwalt

Riementrieb

Tag/Date T 8 · Juni 1932 Nit 2088

Patentansprüche

Ί.) 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

efon: inchen

Telex:

Telecopier:

Telegramm:

Postscheck:

Oeutsdie B**

HyOO-Bar*

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 Umschlingungsriemen (44) bestehen, der mit den Führungsscheiben derart zusammenwirkt, daß ein Teilabschnitt des Umschlingungsriemens (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 Führungsscheiben (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 g e ke η η-zeichnet, daß zwei (41, 43) der Führungsscheiben (41, 42, 43) symmetrisch beiderseits einer Linie(L1)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 (L1) durch den Mittelpunkt (c) der treibenden Riemenscheibe (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 g e k e η n-

zeichnet, daß die Einstellmittel (400) ein Zylinder 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 Kettfaden 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- fr, ä|a#-ür0h" gekennzeichnet, daß die synthetischen Fasern (47) aus Nylon oder aus einem Polyvinylalkohol (Vinylon) bestehen.