Bandgetriebe - Keilriemen.Bandgetriebe - Keilriemen.Die Berechnung ist für den geometrischen und Festigkeitsentwurf der Bandgetriebe mit Keilriemen bestimmt. Das Programm löst folgende Aufgaben.
Die Berechnung für 2 oder 3 Riemenscheiben.
Automatischer Entwurf des Getriebes mit einem Minimum von Eingangsanforderungen.
Entwurf und Berechnung der geometrischen Parameter (Durchmesser der Riemenscheiben, Achsenabstände, Riemenlänge, Getriebegewicht)
Berechnung der Festigkeitsparameter (mit dem Riemen übertragene Leistung, Riemenanzahl, Wirkungsgrad...)
Berechnung des Kraftbestandes (Vorspannung, Achsenbelastung der Riemenscheiben, ...)
Unterstützung von 2D und 3D CAD-Systemen.
Das Programm arbeitet mit CAD-Systemen zusammen und enthält entsprechende Riemenscheiben- und Riemenmodelle. Die Berechnungen verwenden Verfahren, Algorithmen und Angaben aus Unterlagen und Normen ANSI, RMA (Rubber Manufacturers Association), ISO, DIN, BS und Unterlagen aus Katalogen der Firmen ContiTech(r) und Gates Rubber Company(r).
Normenliste: Narrow V-Belts ANSI/RMA IP-22; Classical V-Belts ANSI/RMA IP-20; Light Duty V-Belts ANSI/RMA IP-23; DIN 7753; DIN 2211; DIN 2215; ISO 4184
Anwenderoberfläche.
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Preisliste, Einkauf.
Die Informationen über die Syntax und die Bedienung der Berechnung finden Sie im Dokument "Steuerung, Struktur und Syntax der Berechnungen".
Die Berechnung enthält zwei selbständige Entwürfe und zwar den Entwurf eines Bandgetriebes für drei und zwei Riemenscheiben. Die beiden Entwürfe sind ähnlich, deshalb werden diese auf einmal beschrieben, so dass auf die Unterschiede im Text hingewiesen wird. Bei Verwendung eines Hinweises auf die Absätze steht vor dem schrägen Bruchstrich der Hinweis für den Entwurf von drei Riemenscheiben, hinter diesem für den Entwurf von zwei, z. B.[1/4].
Die Informationen über den Zweck, die Anwendung und die Bedienung des Absatzes "Projektinformation " finden Sie im Dokument "Projektinformationen".
Eine typische Berechnung / Ein typischer Entwurf des Keilriemengetriebes besteht aus folgenden Schritten:
Leistungsparameter des Getriebes (übertragene Leistung, Drehzahl) eingeben.
Betriebsmodus und Betriebsparameter (Antriebstyp, Betriebsdauer, Wirkungsgrad...) einstellen.
"Manuell" die geometrischen Parameter des Getriebes ansteuern. (Achsabstände, Durchmesser der Riemenscheiben und Riemenlänge) in den Zeilen [2.3-2.7/6.3-6.6]
Kraftbestand des Getriebes kontrollieren. [3/7]
Die Tabelle mit der entworfenen Lösung unter einem neuen Namen speichern.
Bei jeder Änderung eines beliebigen Parameters kommt es zur Umberechnung des ganzen Getriebes, was eine schnelle Bewertung einer ganzen Variantenreihe und Auswahl der optimalen Lösung erlaubt.
In diesem Absatz Leistungs- und Betriebsparameter des Bandgetriebes eingeben. Für jeden Parameter sind sowohl empfohlene als auch minimale/maximale Wertbereiche angeführt. Wenn Sie beabsichtigen, ein die empfohlenen Bereiche überschreitendes Getriebe zu entwerfen, empfehlen wir den Hersteller (Zulieferer) der Riemen (Riemenscheiben) zu konsultieren.
Gewöhnlich kann eine Leistung von einigen Zehntel bis zu einigen Hundert kW/HP übertragen werden. Der optimale Bereich liegt im Intervall 1-100kW / 1.4-140HP. Ausführlichere Informationen lassen sich den Leistungsdiagrammen der Keilriemen im Absatz [2.1/6.1] oder den Herstellerkatalogen entnehmen.
Im Falle von 3 Riemenscheiben ist es nötig, außer der übertragenen Eingangsleistung (Riemenscheibe 1) noch die Leistungsaufnahme durch die dritte Riemenscheibe zu definieren. Aus diesen zwei Werten ist dann die Leistungsaufnahme durch die zweite Riemenscheibe nachträglich berechnet.
Durch die Wahl der Drehzahl definieren Sie das Übersetzungsverhältnis, das weiter in der Berechnung verwendet wird. Die Riemenscheibe Nummer 1 ist die Antriebsriemenscheibe. Die Grenzwerte der maximalen Drehzahlen sind für einzelne Typen der Keilriemen definiert (eine niedrigere Leistung -> eine höhere Drehzahl und umgekehrt) und in Extremfällen sollten die Grenzwerte der Drehzahlen einen Wert von 8000 U/min nicht überschreiten. Übliche Werte der Antriebswelle liegen im Bereich 400-3000 U/min. Wichtiger als die Drehzahl ist jedoch der Wert der Umfangsgeschwindigkeit - siehe Absatz [3.10/7.10]. Ausführlichere Informationen können in Leistungsdiagrammen der Keilriemen im Absatz [2.1] oder in Herstellerkatalogen gefunden werden.
Dieses ist aus der Eingangs- und verlangten Ausgangsdrehzahl nachträglich berechnet. Der Übersetzungswert sollte in üblichen Fällen einen Maximalwert von i=8 nicht überschreiten, in Extremfällen können Werte von i=15 erreicht werden.
Der Wert des Drehmoments ist für jede Riemenscheibe aus der Leistung und Drehzahl nachberechnet.
Einen solchen Typ der Belastung auswählen, der Ihrer Eingabe am besten entspricht.
Einen solchen Typ der Belastung auswählen, der Ihrer Eingabe am besten entspricht.
Hier die Tagesstundenzahl einstellen, in denen das Riemengetriebe betrieben werden soll.
Beim laufenden belasteten Riemen kommt es zu einem elastischen Gleiten des Riemens in der Riemennut. Dieses Gleiten ist von der Getriebebelastung abhängig, und wird mit einer zunehmender Belastung größer. Das Gleiten wird durch die "Riemengleithzahl" in % ausgedrückt und deren Wert bei den Keilriemen schwankt um 1%. Die Riemengleitzahl beeinflusst das Übersetzungsverhältnis. Der berechnete (empfohlene)
theoretische Wert ist im grünen Feld angeführt. Beim Anhaken des Anhakfeldes ist der berechnete (empfohlene) Wert automatisch ausgefüllt und zur Berechnung verwendet.
Vor allem kommt es bei Bandgetrieben infolge der Reibung zu Verlusten an der übertragenen Leistung. Diese Verluste sind durch den Wirkungsgrad ausgedrückt, die mit der zunehmenden Belastung wachsen und im Falle eines üblich belasteten Keilriemengetriebes (zwei Riemenscheiben) zwischen 95-97% schwanken. Bei einem großen Unterschied zwischen den Durchmessern der Riemenscheiben (ein kleiner Umfassungswinkel, große Abnutzung) kann er aber bis zu 80% sinken. Der berechnete (empfohlene) Wert ist im grünen Feld angeführt und durch Anhaken des Feldes wird dieser Wert automatisch für die Berechnung verwendet.
Vor dem Starten des "Automatischen Entwurfes" alle Parameter in diesem Absatz [1/4] eingeben (wählen). Bei einer Entscheidungen ist die Benutzerhilfe und bei jedem Parameter sind die angeführten Empfehlungen auszunutzen. Der automatische Entwurf wählt auf Grund der übertragenen Leistung und Drehzahl einen geeigneten Riementyp aus und für diesen Riementyp startet er einen "Optimierungsprozess". Es ist selbstverständlich, dass die automatisch entworfene Lösung möglich und meistens auch zweckdienlich ist, manuell "abzustimmen".
In diesem Absatz entwerfen Sie die Geometrie eines Bandgetriebes. Der Riementyp, Durchmesser der Riemenscheiben, Achsabstand und die Riemenlänge können gewählt werden.
Der empfohlene Riementyp ist auf Grund der übertragenen Leistung und Drehzahl ausgewählt. Ein weiterer Leitfaden für die Auswahl einer richtigen Riemenart können die Leistungsdiagramme sein, in denen geeignete Bereiche für die Anwendung einer bestimmten Riemenart gekennzeichnet sind. Diagramme 1 und 2 sind für die Riemen nach ISO (DIN, BS) bestimmt, Diagramme 3 und 4 dann für die Riemen nach ANSI/RMA. Nach der Riemenauswahl ist der minimale empfohlene Durchmesser automatisch in die kleinste Riemenscheibe eingesetzt. Die anderen Durchmesser der Riemenscheiben sind so nachberechnet, dass die verlangte Drehzahl erreicht ist.
In der Auswahlliste ist der Typ des Keilriemens auszuwählen, den Sie verwenden wollen (Der Automatische Entwurf führt die Auswahl selbst durch). Nach der Auswahl des Riementyps ist der kleinste empfohlene Durchmesser der Riemenscheibe ausgewählt und dieser ist verwendet. Die weiteren zwei (einer) Durchmesser der Riemenscheibe sind nach der verlangten Drehzahl nachberechnet.
Der Optimierungsprozess [2.2/6.2] geht für den ausgewählten Riementyp die Tabellendurchmesser der Antriebsriemenscheibe durch, entwirft den optimalen Achsabstand, berechnet nachträglich alle anderen Parameter [2.12/6.12]. Den Optimierungsprozess starten Sie durch Drücken der Schaltfläche "Optim".
Die Auswahllisten enthalten auch die Berechnungsdurchmesser der Riemenscheiben aus Tabellen. In der Klammer sind die äußeren Durchmesser der Riemenscheibe (soweit es angeführt ist) .
Diese Zeile enthält die Durchmesser der Riemenscheiben, die in der Berechnung verwendet sind. Es ist möglich, nur den Durchmesser der ersten Riemenscheibe einzugeben. Der Durchmesser der zweiten (bzw. der dritten) Riemenscheibe ist auf Grund der verlangten Ausgangsdrehzahl [1.2] und der Riemengleitzahl [1.8] nachberechnet. Wenn Sie von den genormten (Tabellen-)Durchmessern bei allen Riemenscheiben Gebrauch machen wollen, verfahren Sie wie folgt:
In der Zeile ist der Minimalwert (Hinsicht auf die Konstruktion) und der Maximalwert (Empfehlung) des Achsenabstandes zwischen den Riemenscheiben angeführt. Für die Berechnung des Übersetzungsverhältnisses mittels zweier Riemenscheiben sind diese Informationen gemeinsam mit dem optimalen Achsenabstand in der Zeile [6.4] angeführt.
In der Zeile die verlangten Achsenabstände zwischen den Riemenscheiben eingeben. Jede Änderung des Achsabstandes wird kontrolliert, und wenn Sie einen nicht korrekten Wert eingeben, werden die übrigen Achsabstände automatisch modifiziert.
Das angehakte (aktive) Anhakfeld im Eingangsfeld bedeutet, dass der so markierte Achsenabstand gegen die Änderung, (wenn es aus konstruktiven Gründen möglich ist), bei der Modifizierung der Achsabstände bei der Berechnung für das Erreichen der Tabellenlänge des Riemens [2.7] verschlossen ist. Der nicht markierte Achsabstand ist bei der Umrechnung geändert.
In der ersten Spalte ist die aktuelle Arbeitslänge des Riemens. Die zweite Spalte enthält die minimal mögliche Arbeitslänge des Riemens(für gegebene Durchmesser und minimale Achsabstände). In der dritten Spalte befindet sich eine der genormten (Tabellen-)Längen enthaltende Auswahlliste (innere Länge und in der Klammer Berechnungslänge). Nach der Auswahl der geeigneten Riemenlänge sind markierte Achsabstände [2.6] iterativ so geändert, dass die verlangte Riemenlänge erreicht ist. Die Schaltfläche "R" rechts von der Auswahlliste wiederholt die Iteration für die aktuelle ausgewählte Riemenlänge.
Das ist der Winkel, den die durch die Mittelpunkte der Riemenscheiben durchgehenden Geraden einschließen - siehe Abbildung.
Es handelt sich um einen wichtigen Parameter, von dem die durch einen Riemen übertragene Leistung wesentlich abhängt. Bei den, eine Leistung übertragenden Riemenscheiben, sollte er nicht 90° unterschreiten.
Es handelt sich um die tatsächliche Leistung, die der Riemen unter gegebenen Bedingungen (Konstruktionsanordnung, Belastungsmodus, Betriebsparameter) auf die Riemenscheibe übertragen kann. Die grundlegenden Leistungsparameter des Riemens werden durch Interpolation aus den Leistungstabellen (ISO, DIN, BS, CONTITECH (r)) oder aus den Diese gibt die genaue Riemenanzahl an, die zur Übertragung der verlangten Leistung für die gegebene Riemenscheibe nötig ist. Die nötige Riemenzahl ist der größte Wert aus der vorangegangenen Reihe, aufgerundet auf eine ganze Zahl nach oben. Unter Standardbedingungen sollte die Riemenanzahl 10 nicht überschreiten. Ein annäherndes Gewicht ist die Summe der Gewichte der Riemenscheiben und Riemen des aktuellen Bandgetriebes. Das Gewicht der Riemenscheiben ist annähernd entsprechend der Abbildung berechnet. Als Ausgangswerkstoff ist Gusseisen vorgesehen. Trotzdem, dass das Gesamtgewicht selbstverständlich nicht dem Finalgewicht der Riemenscheiben genau entsprechen kann, handelt es sich um einen sehr guten Optimierungsparameter, der bei dem Entwurf berücksichtigt werden sollte. In diesem Absatz finden Sie einige Koeffizienten benutzt zur Berechnung, aber vor allem finden Sie den auf der Riemenscheibe herrschenden Kraftbestand. Diese Koeffizienten beeinflussen die durch einen Riemen übertragene Leistung. Eine der Riemenscheiben des entworfenen Bandgetriebes muss über eine verstellbare Achse verfügen. In den Zeilen [3.6, 3.7] sind Minimalwerte für jede Riemenscheibe angeführt, und zwar für das Riemenspannen (Parameter x) und das Riemenaufsetzen (Parameter y). Die Verschiebung ist berechnet für den die Achse halbierenden Winkel ,der die Riemenbänder bei der gegebenen Riemenscheibe einschließt Weil die Bandgetriebe die höchste mechanische Effizienz bei Vollbelastung ausweisen, und der Wert der Vorspannkraft zugleich beim Betrieb sinkt, (wenn es konstruktiv nicht anders sichergestellt ist), ist ein Sicherheitsfaktor in dieser Berechnung eingeführt, durch den die Werte der Vorspannkraft des Riemens erhöht sind. Der empfohlene Wert dieses Koeffizienten ist zwischen 1.1 - 1.3 und ist in dem grünen Feld angeführt. Bei dem angehakten Feld ist der empfohlene Wert automatisch eingesetzt. Die Umfangsgeschwindigkeit ist ein weiterer wichtiger Parameter des Bandgetriebes. Die optimale Umfangsgeschwindigkeit für die Keilriemen beträgt gegen 25 [m/s] / 5000[ft/min]. Die maximale Geschwindigkeit ist für verschiedene Typen (Hersteller) der Keilriemen unterschiedlich und ist im grünen Feld angeführt. Diese ist von dem Riementyp abhängig. Ausführliche Informationen lassen sich in einem Herstellerkatalog finden. Maximalwerte bewegen sich im Bereich 50-100 [m/s]. Es ist eine aus der übertragenen Leistung und Riemengeschwindigkeit abgeleitete Kraft. Die Komponente der Zentrifugalkraft macht sich erst bei höheren Geschwindigkeiten des Riemens deutlich (cca 20 [m/s] / 4000 [ft/min]). Für die richtige Funktion des Bandgetriebes ist "eine Vorpannkraft" des Riemens nötig, die eine genügende für die Übertragung der verlangten Leistung benötigte Reibungskraft sicherstellt. Es ist eine auf die Welle im ruhigen Zustand angreifende Kraft. Es handelt sich um die beim Betrieb in dem gespannten (bzw. freien) Riemenstrang angreifenden Kräfte. Diese Kraft wirkt beim Betrieb auf die Welle jeder Riemenscheibe an. Deren Kenntnis ist für die Auslegung der Wellen, Laufstellen und weiteren Konstruktionselemente des Bandgetriebes nötig. In diesem Absatz sind Maße des gewählten Riemens und jeder Riemenscheibe angeführt. Diese Maße sind für 2D-Zeichnungen und 3D-Modelle verwendet. Die Maßtoleranzen und weitere Ergänzungsinformationen lassen sich in der einschlägigen Norm oder im Herstellerkatalog finden. Nach dem Aufsetzen und Spannen des Riemens (durch Verstellbarkeit der Achse einer Riemenscheibe oder durch eine Spannrolle sichergestellt) ist es nötig, eine Kontrolle der Riemenspannung vorzunehmen. Weil die Riemenhersteller verschiedene Verfahren verwenden und zugleich auch die Kontrollgeräte für Riemenspannung anliefern, verweisen wir deshalb die Interessenten auf die Firmenkataloge und Firmenverfahren.
Die Informationen über die Möglichkeiten der 2D- und 3D-graphischen Ausgabe und
die Informationen über das Zusammenwirken mit den 2D- und 3D CAD-Systemen finden
Sie im Dokument "Grafische
Ausgabe, CAD - Systeme". Weil diese Tabelle zwei Berechnungstypen enthält (für 2 oder 3 Riemenscheiben), sind die Standardoptionen für die Bildung einer 2D-Zeichnung um folgende Umschalter erweitert. In der Auswahlliste wählen, ob für die Bildung der 2D-Zeichnung (des 3D-Modells) die Maßangaben aus der Berechnung von 3 oder 2 Riemenscheiben verwendet werden sollen. In der Auswahlliste wählen Sie die Riemenscheibe aus, die Sie als detaillierte Ansicht zeichnen wollen. Der Winkel stellt eine Andrehung der Gesamtzeichnung der Riemenscheiben bezüglich der Horizontalachse (Abbildung - siehe Schaltfläche) an.
Die Informationen über die Einstellung der Berechnungsparameter und der
Spracheneinstellung finden Sie im Dokument "Einstellung
der Berechnungen, Sprachenänderung". Durch die Auswahl der Dateibase von Riemen sind die entsprechenden Leistungsparameter der Riemen geändert. Zur Verfügung stehen:
Die allgemeinen Informationen darüber, wie man die Berechnungshefte ändern und
erweitern kann, sind im Dokument
"Benutzerspezifische
Anpassungen der Berechnung"
aufgeführt. Eine ganze Reihe von Parametern ist von einem konkreten Hersteller des entsprechenden Keilriemens abhängig. Deshalb ist es möglich, im wesentlichen in dieser Berechnung beliebige Parameter der Maße und Eigenschaften der Riemen und in den Tabellen die definierenden Abmessungen und Eigenschaften (Durchmesser der Riemenscheiben, Riemenlängen, Leistungstabellen, Leistungsformeln) zu ändern. Tip: Auf Leistungsunterlagen für Standardriemen oder Riemen von CONTITECH (r) / Gates Rubber Company (r) schalten Sie im Blatt auf "Einstellung" um.
2.11 Berechnete (genaue) Riemenanzahl. /6.9
Tip: Häufig ist es möglich, durch eine kleine Änderung irgendwelcher Parameter (Riemenlänge, Änderung eines Achsabstandes) die Anzahl der benötigten Riemen reduzieren. Bei solchen Änderungen ist es dann zweckdienlich, gerade diese genauen Werte der Riemenanzahl zu beachten.
2.12 Riemenanzahl /ungefähres Gewicht. /6.10
Ergebnisse, Koeffizienten. [3/7]
3.1 Koeffizienten. /7.1
Tip: Die Bedeutung der einzelnen Koeffizienten finden Sie in der Fachliteratur
3.5 Verstellbarkeit der Achsenabstände. /7.5
3.9 Sicherheitsfaktor. /7.9
3.10 Riemengeschwindigkeit / Höchstwert für den gegebenen Typ. /7.10
3.11 Biegefrequenz des Riemens. /7.11
3.12 Zugkraft. /7.12
3.13 Zentrifugalkraft. /7.13
3.14 Vorspannkraft. /7.14
3.15 Statische Kraft auf die Welle (in ruhigem Zustand). /7.15
3.16, 3.17 Die Kraft im belasteten und entlasteten Riemenstrang. /7.16, 7.17
3.18 Radiale Gesamtkraft auf die Welle (Laufstellen).
Maße der Riemenscheibe und des Riemens. [4/8]
Kontrolle der Riemenspannung.
Grafische Ausgabe, CAD - Systeme.
Anhänge - Diese Berechnung:
9.3 Berechnungsdaten verwenden:.
Tipp: Eine Verwendung der meisten Bedienungselemente in der entsprechenden Berechnung (Auswahllisten, Schaltflächen) stellt der Umschalter automatisch an.
9.4 Detail:.
Winkel a
Einstellung der
Berechnungen, Sprachenänderung.
1.2 Dateibase der Keilriemen.
Benutzerspezifische
Anpassungen der Berechnung.
Anhänge - Diese Berechnung: