Keilriemen Arten

Riementypen - Mechanik & Mechanik

Am einfachsten ist der Flachgurt. Heute werden jedoch höherfeste Kunststoffmaterialien wie Polyamid oder Aramid eingesetzt. Aufgrund ihrer Konstruktion können flache Riemen grundsätzlich beidseitig um die Zahnriemenscheiben herumgeführt werden. Das Flachband ermöglicht sehr große Umwälzgeschwindigkeiten, mit denen große Momente und damit große Förderleistungen übertragbar sind. Um ein Abspringen des Flachriemens von der Scheibe zu verhindern, ist der Laufflächenquerschnitt der Scheibe leicht konvex gekrümmt.

Ein weiteres Kennzeichen des Flachriemens ist neben der hohen Kraftübertragung die relative Laufruhe. Aufgrund der geringen Riemenstärke kann der Gurt sehr kräftig gewölbt werden und ermöglicht dadurch den Betrieb mit verhältnismäßig kleinen Riemenscheiben. Ein Nachteil von flachen Bändern ist jedoch die verhältnismäßig große Traglast durch die hohen Spannkräfte.

Mit Keilriemen kann die hohe Traglast beim Flachriemeneinsatz erheblich reduziert werden. Durch den keilförmigen Bandquerschnitt entstehen beispielsweise hohe Reibungskräfte an den Seiten durch die "Keilwirkung". Entsprechend ist auch die Traglast signifikant niedriger. Bei Keilriemen mit gleicher Vorspannkraft können dagegen viel höhere Kräfte auf den Keilriemen wirken.

Um die Kraftübertragung weiter zu erhöhen, können auch zwei oder mehr Keilriemen parallelschalten. Die so genannte Rillenneigung ? liegt je nach Trommeldurchmesser bei 38 oder 32°, wodurch der Keilriemen nur an diesen schrägen Seiten gegen die Scheibe aufliegt. Die Keilriemen dürfen daher den Nutgrund nicht erreichen, da die Kontaktkraft nur über die Flanke erfolgen darf (Stützkraft).

Die Gesamtreibkraft ist bei gleichbleibender radialer Kraft (Lagerbelastung) bei Keilriemen wesentlich höher. Das Bild zeigt, dass die radiale Kraft FL mit den beiden sich ergebenden Stützkräften FU an den kraftschlüssigen Seiten im Verhältnis zueinander steht. So kann über den Nutwinkel ? ein bestimmtes Verhältnis zwischen der Radial- und der Stützkraft abgeleitet werden.

Die Reibkraft FR ist gemäß dem Coulomb' schen Reibungsansatz der Stützkraft FU proportionell, so dass für die auf die Flanke einwirkenden Reibkräfte folgendes gilt: An dieser Position ist zu beachten, dass diese Reibkraft auf beide Seiten gleichmäßig einwirkt, so dass in Summe die doppelte Reibkraft auftritt. Dies trifft nun auf die gesamte Reibkraft zu: Im Gegensatz dazu ist die Reibkraft bei flachen Riemen nur der radialen Kraft FL proportional: Bei der gleichen Lagerlast FL haben Keilriemen daher aufgrund der erhöhten Reibkraft eine um den Faktor 1sin erhöhte Kraftübertragungsfähigkeit (?).

Da die Keilriemen nur auf den Seitenflächen liegen, sind sie besonders für gewisse Durchmesserbereiche der Riemenscheiben konzipiert. Andernfalls würden sich z.B. für große Riemenscheiben entwickelte Keilriemen zu stark verbiegen und die Kanten würden sich verwinden und dann nicht mehr flach anliegen.

Aufgrund der im Allgemeinen dickeren Riemenstärke von Keilriemen im Gegensatz zu flachen Riemen ist die Biegearbeit um die Scheiben herum grösser. Keilriemen haben daher einen etwas niedrigeren Wirkungsgradwert als flache Riemen (ca. < 95 %). Die Übersetzung für Keilriemen wird über den Aussendurchmesser der Scheiben bestimmt, wobei aufgrund der speziellen Keilriemengeometrie der so genannte Teilkreisdurchmesser (auch Führungsdurchmesser genannt) zu Grunde liegt.

Die Nutzbreite d wird durch die so genannte Nutzbreite bw (auch Richtweite genannt) bestimmt. Es ist zu beachten, dass Keilriemen nach der ersten Montage eingefahren werden müssen, bevor sie in Gebrauch gehen können. Je nach Anwendung haben sich im Laufe der Zeit unterschiedliche Keilriementypen durchgesetzt. Die klassischen Keilriemen sind nach DIN 2215 standardisiert und haben ein Verhältnis von Höhe zu Breite von 1:1,6.

Zur Erhöhung der Reibungs- oder Abriebfestigkeit und zum Schutz des Riemens vor schädigenden Umwelteinflüssen kann der Keilriemen mit einem Spezialgummigewebe überzogen werden. Dieser wird dann als umwickelter Keilriemen bezeichnet. Mantelkeilriemen werden beispielsweise in der chemischen Industrie zur Beförderung von aggressiven Fördermedien verwendet. Wenn dagegen eine solche Gummihülle nicht vorhanden ist, sind die Seitenwände gewissermaßen offen und man redet von einem offenen Keilriemen.

Durch diese fehlende, vergleichsweise steife Verkleidung zeigen offene Keilriemen somit eine höhere Flexibilität. Um die Quersteifigkeit zu verbessern, werden elastomere Fasern in Querrichtung zur Fahrtrichtung von Keilriemen mit offener Flanke eingebaut. Die Vorteile der Open-Flanke-Variante sind der geringe Verschleiss durch die fehlende verschleißanfällige Umhüllung und der damit einhergehende leisere Betrieb. Zusätzlich können die geöffneten Seiten im Verhältnis zur Verkleidung abgeschliffen werden, so dass Bänder mit geringeren Toleranzgrenzen hergestellt werden können.