Riemengetriebe

Riemengetriebe, auch Riementrieb, Hülltrieb oder Riemenantrieb, zeichnen sich durch ihr prägendes Lastübertragungsmittel, den Riemen aus. Sie gehören zur Gruppe der Zugmittelgetriebe und finden vielfältige Anwendung im Maschinenbau.

Die einzelnen freien Riemenabschnitte bezeichnet man als Trum. Je nach Belastung spricht man vom ziehenden Trum (Lasttrum) oder gezogenem Trum (Leertrum).

Keilrippenriemen an einem PKW

Einsatz

Früher wurden Riemengetriebe unter der Bezeichnung Transmission geführt. Die klassische Transmission ist heute nur noch äußerst selten anzutreffen. Die Entwicklung vor allem kleiner und leistungsstarker Elektromotoren und Sicherheitsaspekte (Gefahr bei Riemenriss) haben die klassische Transmission aus den Industriebetrieben verdrängt.

Bei modernen Riemengetrieben wurde der Flachriemen weitestgehend durch den Keilriemen ersetzt, da dieser große Kräfte bei kleiner Vorspannung übertragen kann. Er übernimmt bei seinem Einsatz gleichzeitig auch die Funktion einer Sicherheitskupplung. Einsatz finden Riemengetriebe z. B.: im KFZ zum Antrieb der Lichtmaschine, aber auch in Waschmaschinen oder Werkzeugmaschinen. Er wird jedoch nicht mehr für die Überwindung großer Wege eingesetzt. Bei einfachen Anwendungen wird er auch als Kupplung verwendet. Dabei wird eine Spannrolle gelockert und der sonst gespannte Riemen rutscht durch. (Anwendung beispielsweise bei Rasenmähern)

Die Entwicklung neuer Riemenarten, wie Treibriemen, hat sich jedoch in diversen Bauformen erhalten, die die Vorteile der Transmission erhalten, und die Nachteile wieder aufwiegen oder bei denen sie im speziellen Fall nicht relevant sind.

Riemenantrieb in einer Mühle

Die Vorteile des Riementriebes sind etwa:

• ruhiger und geräuscharmer Lauf
• Stoßdämpfung
• geringe Wartung (keine Schmierung)
• geringe Kosten (besonders bei großen Wellenabständen),
• kurzzeitige Überlastfähigkeit (Riemenschlupf – nicht bei Zahnriemen)
• geringes Gewicht/Leistung
• hohe Umlaufgeschwindigkeiten (Drehzahlen)

Die Nachteile:

• begrenzter Temperaturbereich
• Riemendehnung (Nachspannen)
• Empfindlichkeit gegen äußere Einflüsse (Öl, Benzin, Temperatur, Schmutz, Wasser, Staub)
• ständiger Dehnschlupf (ca. 2 % – nicht bei Zahnriemen)
• große Wellenbelastungen (1,2–2,5-fach mal Umfangskraft) je nach Riemenart

Transmissionen (Riemen- und auch Zahnradgetriebe) dürfen wegen der großen Verletzungsgefahr heute nur noch umhaust (Kästen oder Gitter) betrieben werden.

Wegen möglicher elektrostatischer Aufladungen durch Ladungstrennungen und resultierender Entladungsfunken müssen Riemen in explosionsgefährdeten Räumen gegebenenfalls elektrisch leitend und somit geerdet ausgeführt werden.

Einteilung

Riemengetriebe können unterschiedlich eingeteilt werden:

Nach Riemenart

• Flachriemen
• Keilriemen
• Keilrippenriemen
• Zahnriemen
• Rundriemen

Nach Riemenführung

Offene, gekreuzte und geschränkte Riemenführung

Riementrieb mit zwei parallel gespannten Keilriemen, beispielsweise in einem Automotor

Offen

Offene Riemengetriebe sind die einfachste Bauart. Bei ihnen läuft der Riemen über zwei Riemenscheiben, deren Achsen parallel und deren Drehrichtung gleich ist.
Die Drehrichtung ist ohne weiteres umkehrbar. Es können sehr große Riemengeschwindigkeiten gefahren werden.

Gekreuzt

Gekreuzte Riemengetriebe werden eingesetzt, wenn sich die Riemenscheiben in entgegengesetzten Drehrichtungen bewegen sollen. Sie benötigen einen relativ großen Abstand zwischen den Scheiben und müssen so konstruiert sein, dass sich die Riemen nicht berühren.

Halbgekreuzt (geschränkt)

Durch geschränkte Riementriebe lassen sich Drehbewegungen von zwei Achsen übertragen, welche im Winkel 90° zueinander angeordnet sind (ebenso wie bei einem Schneckengetriebe). Ihr Abstand muss nicht so groß sein wie bei der gekreuzten Anordnung, da die Gefahr einer Berührung der beiden Riemenseiten nicht gegeben ist.

Mehrfachantriebe

Der Riemen läuft meist über eine Antriebsriemenscheibe und mehrere Abtriebswellen und/oder -scheiben

Einteilung durch Nachspannmöglichkeit

Dehnungsgetriebe

Der Riemen ist kürzer als eigentlich notwendig und wird elastisch gedehnt

Spannrollengetriebe

Es befindet sich eine oder mehrere zusätzliche Spannrollen am Leertrum. Die Spannrollen können entweder fest oder federnd angebracht werden.

Spannwellengetriebe

Beim Spannwellengetriebe kann die An- oder Abtriebswelle bzw. der Motor bzw. die Arbeitsmaschine in seiner Halterung bewegt werden, um den Riemen zu spannen. Eine bekannte Anwendung ist der Lichtmaschinenantrieb beim Automobil.

Selbsttätiges Spannen

• Motor auf Wippe befestigt (Sespa-Antrieb) – Spannung durch das Reaktionsmoment des Motors infolge des Drehmoments und meist zusätzlich durch die Masse des Motors
• Antriebsscheibe mit Zahnrad zur Motorwelle verbunden. Die Antriebswelle ist um die Motorwelle schwenkbar. Das Reaktionsmoment des Motors schwenkt die Antriebsscheibe und spannt so den Riemen.

Nach Verstell-/Schaltbarkeit

Ausrückgetriebe

Das Ausrückgetriebe entspricht der oben bei der klassischen Transmission erklärten Kupplung für Flachriemen.

Stufenscheibe

Stufenscheiben

Sie wird verwendet, um mit Riemengetrieben Schaltgetriebe aufzubauen. Siehe ebenfalls klassische Transmission (Flachriemen)-Anwendung bei Werkzeugmaschinen. Die Schaltung erfolgt jedoch oft im Stillstand.

Kegelscheibe

Zwei entgegengesetzte konische Rotationskörper auf denen ein etwas breiterer Keilriemen in Achsrichtung verschoben wird. Es ist das Grundprinzip aller kontinuierlich verstellbaren (CVT)-Riemengetriebe.

Keilriemenverstellgetriebe

Stufenlos stellbares Getriebe Sammelbegriff CVT-Getriebe, bei dem ein breiter Keilriemen zwischen axial verstellbaren Kegelrädern läuft. Anwendung im Kleinkrafträdern und Ständerbohrmaschinen. Siehe auch Variomatic und Kettengetriebe

Normen und Standards

Eine Auswahl:

• Durchmesser: DIN 114
• Kupplungen: DIN 115, 116
• Lager und Lagerunterlagen: DIN 117, 118, 119, 187, 189, 193, 194, 195
• Triebscheiben: DIN 109, 110, 111, 112, 121
• Verankerungen: DIN 188, 191, 192, 261, 794, 796
• Vorgelege: DIN 751, 752, 753, 754, 755, 756, 757
• Sinnbilder: DIN 991, 992, 993

Literatur

• Thomas Nagel: Zahnriemengetriebe : Eigenschaften, Normung, Berechnung, Gestaltung. Hanser, München 2008, ISBN 978-3-446-41380-1
• Zugmittelgetriebe. In: Waldemar Steinhilper (Hrsg.), Bernd Sauer (Hrsg.): Konstruktionselemente des Maschinenbaus 2: Grundlagen von Maschinenelementen für Antriebsaufgaben. 6. Auflage. Springer 2008, ISBN 978-3-540-76653-7, S. 571-636. (Auszug in der Google Buchsuche)

Weblinks

• Machinelenelemente III - Vorlesung der Universität Siegen, Kapitel Zugmittelgetriebe