DE3223370C2

DE3223370C2 -

Info

Publication number: DE3223370C2
Application number: DE3223370A
Authority: DE
Inventors: Takao Takaishi Osaka Jp Nakano; Shigemitsu Kawanishi Nara Jp Tochimori
Original assignee: NITTA INDUSTRIES CORP OSAKA JP
Current assignee: NITTA INDUSTRIES CORP., OSAKA, JP
Priority date: 1981-12-21
Filing date: 1982-06-23
Publication date: 1989-01-05
Also published as: FR2518682A1; US4571220A; GB2112103A; JPS58109753A; IT1190883B; DE3223370A1; GB2112103B; IT8221993A0; KR830010319A; FR2518682B1; CH664609A5

Description

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 Reibungsfaktor 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 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.

In der DE-PS 1 31 165 ist eine Vorrichtung zur Vergrößerung der Reibung bei Riemen- und Seilgetrieben beschrieben. Durch ein um drei Leitrollen herumgeführtes Hilfsband wird zur Erhöhung der Reibung zwischen einem Riemen und einer von diesem umschlungenen Treibscheibe der Riemen an die Treibscheibe angedrückt.

Gegenstand der US-PS 28 75 624 ist ein Riementrieb mit einem um eine Antriebstrommel herumgeführten Treibriemen. Der Treibriemen wird mit Hilfe von an diesem anliegenden Preßflächen einer Endloskette an die Antriebstrommel angedrückt.

Bei allen vorstehend erwähnten bekannten Riementrieben besteht das Problem, daß die Reibung zwischen Umschlingungsriemen und Treibriemen zu einem erhöhten Verschleiß des Riementriebes und damit zu einer verkürzten Lebensdauer führt.

Aus der DE-AS 11 87 090 ist ein Riementrieb bekannt, bei dem ein Riemen aus einem kombinierten Riemen besteht, dessen Außenband aus Polyamid hergestellt ist und ein Innenband aus Chromleder oder ähnlichem trägt. Der Sekundärriemen ist dabei aus einem Polyamidband gebildet.

In der DE-OS 17 75 408 ist ein Verbundtreibriemen mit einem aus Filz bestehenden Haftriemen beschrieben. Der Filz der Halfschicht soll hauptsächlich aus gegen Wärme gut beständigen Faserarten, insbesondere Baumwollfasern, oder einer Mischung aus Baumwollfasern und Asbestfasern, bestehen, während der Zugriemen aus orientiert vernetztem Polyamid gefertigt ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Riementrieb der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß sein Verschleißwiderstand und damit seine Lebensdauer erhöht werden.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Erfinderische Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch den erfindungsgemäßen Riementrieb kann eine gewünschte Spannung im Übertragungsriemen erzielt werden, ohne daß der Übertragungsriemen übermäßig gedehnt werden müßte. Außerdem kann Leistung wirkungsvoll von der treibenden Riemenscheibe auf die getriebene Riemenscheibe dadurch übertragen werden, daß der Umschlingungsriemen gegen den Übertragungsriemen gepreßt wird, obwohl im Übertragungsriemen nur eine geringe Spannung herrscht. Ferner wird 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 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.

Nachstehend wird die Erfindung mit ihren Zielen und Vorteilen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail erläutert. Es zeigt:

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 ersten 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 L 1 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 L 2, die senkrecht zur Linie L 1 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 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 Anspreßkraft 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 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 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 sich wie folgt: Pe = Tt - Ts, d. h. Pe = 4 (kW). Die Grenze der maximal übertragbaren Leistung ist eine Funktion e^µR eines Winkels R, der der Umschlingungswinkel des Übertragungsriemens mit der treibenden Riemenscheibe ist, und einem Reibungsfaktor µ zwischen dem Übertragungsriemen und der treibenden Riemenscheibe. Diese Funktion , wobei e die Basis des natürlichen Logarithmus ist. Es ergibt sich demzufolge, daß e^µR = 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 Übertragungsriemen ausgeübten Anpreßkraft. Ts ist also gleich 10 kg f/mm². Unter der Voraussetzung, daß die Grenze e^µR der maximal übertragbaren Leistung des Übertragungsriemens die gleiche ist, wie sie sich auch bei Weglassen des Umschlingungsriemens ergibt, ist e^µR = = 1,5. Demzufolge ist Tt = 1,5 × Ts. Da Ts 10 kg 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:

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 Spannung Ts 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 Übertragungsriemen 1. Unter der Voraussetzung, daß der Übertragungsriemen 1 sich mit einer Geschwindigkeit V bewegt, wird der Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Punkten (a) und (b) mit S × V angegeben, 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 S × V entsteht.

Infolge dieses Geschwindigkeitsunterschiedes können bei den beiden Riemen 1 und 44 folgende Nachteile entstehen:

(1) Der Geschwindigkeitsunterschied S × 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 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 Umschlingungsriemen 44 mit dem Übertragungsriemen 1 sehr schonend im 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 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 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 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.

Claims

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, und ein Mittel (4) zum Anspressen 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, vorgesehen ist, wobei weiter die Mittel (4) aus einer Vielzahl vor 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 wobei Mittel (40, 400, 401), die mit einer der Führungsscheiben (42) verbunden sind und mit denen eine Anpreßkraft einstellbar ist, die durch das Anspressen des Umschlingungsriemens (44) auf den Übertragungsriemen (1) erzeugbar ist, vorgesehen sind, so daß auf diese Weise die Anpreßkraft des Übertragungsriemens (1) auf der treibenden Riemenscheibe (2) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschlingungsriemen (44) zumindest an der dem 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).

2. Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die natürlichen Fasern (46) die Kettfäden des Gewebes (45) bilden, während die synthetischen Fasern (47) die Schußfäden des Gewebes bilden.

3. Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die natürlichen Fasern (46) zum überwiegenden Teil aus Baumwolle bestehen.

4. Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die natürlichen Fasern (46) zum überwiegenden Teil aus Flachs bestehen.

5. Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die synthetischen Fasern (47) aus Nylon oder aus einem Polyvinylalkohol (Vinylon) bestehen.

6. Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der natürlichen Fasern zu den synthetischen Fasern in einem Bereich zwischen 1 : 16 bis 2 : 8 und vorzugsweise bei 2 : 8 liegt.

7. Riementrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibungsfaktor des Umschlingungsriemens in einem Bereich von etwa 0,2 bis etwa 0,25 liegt.