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Antriebszahnriemen

Antriebszahnriemen und Vorspannung

Antriebszahnriemen finden sich in meist schnell laufenden Getrieben und dienen der Drehzahl- und Drehmomentübertragung, wobei dies aufgrund des schlupffreien Betriebes mit hoher Leistung und äußerst präzise erfolgen kann.

Zahnriemen müssen immer vorgespannt werden, wobei die Größe der Vorspannkraft entscheidenden Einfluss auf die Funktion und Lebensdauer des gesamten Getriebes hat. Eine zu geringe Vorspannung kann zu starken Trumschwingungen oder zum überspringen der Zähne an den Zahnscheiben führen, zu hohe Kräfte verursachen dagegen eine starke Belastung der Lager und des Riemens und beeinflussen damit den Verschleiß und die Lebensdauer der Getriebekomponenten negativ.

Die gängigen Methoden zur Aufbringung der Vorspannkraft nutzen einerseits die Elastizität des Zahnriemens und des Getriebes durch Veränderung des Achsabstandes der Zahnscheiben oder eine zusätzliche, gestellfeste Spannrolle. Weiterhin werden komplexe Spannsysteme angewendet, die die Spannkraft mittels Federn aufbringen und oft zusätzliche Dämpfungselemente enthalten.

Eine dritte, zusammen mit einem Industriepartner an der Professur Fördertechnik entwickelte Methode nutzt ein elastisches, ringförmiges Spann- und Dämpfungselement, welches platzsparend zwischen den Riementrumen eingesetzt wird. Durch die spezielle Spanncharakteristik dieses Elementes wird das Getriebe im Stillstand nahezu vollständig entlastet, im Betriebszustand passt sich die Vorspannkraft automatisch an das wirkende Drehmoment an. Das Spannelement funktioniert drehrichtungsunabhängig, gleicht Achsabstands- oder Rundlauffehler aus und dämpft wirkungsvoll Drehmomentstöße und Trumschwingungen.

Riemendehnung,
Einstellung des Achsabstandes		 Externe Spannkraft ROLL-RING®
Spann- und Dämpfungselement
Spannen durch Einstellen des Achsabstandes (Riemendehnung)
Spannen durch Aufbringen einer externen Spannkraft
Spannen durch Einsatz des ROLL-RING® Spann- und Dämpfungselements
  • keine Zusatzelemente nötig
  • Reversierfähigkeit
  • sehr empfindlich gegenüber Maßtoleranzen (exakte Krafteinstellung schwierig)
  • Gefahr von Funktionsstörungen oder Überspannung
  • hohe Vorspannung im Ruhezustand notwendig
  • keine Schwingungsdämpfung
  • relativ geringe Vorspannkraft
  • Integration von Schwingungsdämpfern möglich
  • komplexes Zusatzbauteil
  • externe Montagebasis erforderlich (Platzbedarf)
  • nicht reversierfähig
  • einfache, platzsparende Montage
  • nahezu komplette Getriebeentlastung im Einbauzustand
  • automatische Spannkraftanpassung an die Last
  • Reversierfähigkeit
  • effiziente Dämpfung von Trum- und Drehschwingungen
  • geringe Drehwinkeldifferenz zwischen An- und Abtrieb

Forschungsschwerpunkte

Die Professur Fördertechnik beschäftigt sich seit vielen Jahren mit der Untersuchung alternativer Spannmethoden für Zahnriemengetriebe. Mit der Entwicklung des ringförmigen Spann- und Dämpfungselementes entstand eine völlig neuartige, getriebeschonende Spanncharakteristik. Die aktuellen Aufgaben dazu bestehen in der Ableitung weiterer Anwendungsfelder sowie der Erarbeitung von dynamischen Berechnungsmodellen. Weitere Forschungsschwerpunkte sind u.a. Untersuchungen zum Übersprungverhalten sowie Schwingungs- und Geräuschanalysen.

  • Spannsysteme für Zahnriemengetriebe, insbesondere ringförmiges Spann- und Dämpfungselement Roll-Ring® (Fa. Ebert Kettenspanntechnik GmbH, Schkeuditz)
  • Übersprungverhalten von Zahnriemen
  • Alternative Seitenführung von Zahnriemen
  • Schwingungs- und Geräuschanalysen
  • Analyse und Dimensionierung von Zahnriemengetrieben, Wirkungsgradmessungen