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antriebstechnik 1-2/2015

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GETRIEBE UND

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN Zahnriemengetriebe - Erkenntnisse und Trends Aktuelles von der Fachtagung „Zahnriemengetriebe in Dresden“ – Teil 2 Thomas Nagel Jedes Jahr trifft sich in Dresden die Gemeinschaft der Riemenfachleute zu der internationalen Fachtagung „Zahnriemengetriebe“, um neueste Erkenntnisse, Entwicklungen und Produkte vorzustellen. Die Themenvielfalt ist groß und spannt den Bogen vom Hersteller bis zum Anwender. Wir zeigen Ihnen im zweiten Teil noch mehr aktuelle Entwicklungen und Kenntnisse. Cord-Polymer-Bindung steigert Belastbarkeit Andreas Klust, NV Bekaert SA, Aalter, Belgien Zugstränge aus Stahlcord sind in Polyurethan-Zahnriemen üblich und übernehmen Aufgaben wie Längenstabilität des Riemens (Steifigkeit), sehr gute Bindung zum Polymer (für problemfreie Kraftübertragung von der Scheibe in die Zugstränge und umgekehrt), hohe Biegewechsel- sowie Zugschwellfestigkeit und hohe Fertigungsqualität (ohne Unstetigkeitsstellen oder Fehler). Das Basismaterial gewährleistet die richtige Lage der Zugstränge und muss mit diesen eine enge Bindung eingehen. Die von Bekaert entwickelte Cord-Polymer-Bindung mit dem Namen Bekaert Syncrocord KVA steigert die Belastbarkeit fast um das Dreifache gegenüber unbehandeltem, galvanisiertem Cord. Wird der KVA-Cord bei der Herstellung bereits mit TPU ummantelt, steigt die Belastbarkeit auf das 4,5-fache. Diese dünne TPU- Dr.-Ing. Thomas Nagel ist Privat-Dozent der TU Dresden und Organisator der Fachtagung „Zahnriemengetriebe Schicht ummantelt jedes Filament des Cordes und wird über eine Reihe von Prozessparameter, wie Geschwindigkeit, Temperatur und Druck, eingestellt. Der so behandelte Cord geht eine viel bessere Bindung mit dem TPU des Riemens ein und ist somit für Hochleistungsriemen geeignet. Gleichzeitig wird der Ermüdungswiderstand des Cordes erhöht, da Räume zwischen den Filamenten geschlossen und Relativbewegungen der Filamente unter einander weitestgehend verhindert werden. Zusätzlich lässt sich dieser Cord noch mit einer Gesamtummantelung aus TPU versehen, was den Einfluss der Applikationsumgebung auf den Riemen im Bereich der Wickelnase reduziert. Den Bemühungen der Riemenentwickler, immer höhere Leistungswerte zu übertragen, müssen sich auch die Zulieferer unterziehen. Bei Bekaert wird daher an der Verbesserung der Prozessqualität ständig gearbeitet, damit jeder Cordabschnitt die gleiche hohe Qualität aufweist. Das Testen der Bindungsqualität zwischen Cord und TPU ist experimentell besonders anspruchsvoll und wird meist nach ASTM D2229 vollzogen. Jedoch unterscheiden sich die Testbedingungen des Cordes nach ASTM von denen, die für eine Riemenprüfung sinnvoll sind. Deshalb entwickelte Bekaert eine neue Testmethode, die stabilere Ergebnisse generiert und eine bessere Vergleichbarkeit mit experimentellen Tests beim Riemenhersteller liefert. Sie kann Probleme aus der Cordfertigung erfassen, so wurde z. B. eine Einschränkung der Adhäsion aufgrund einer geringfügigen Verschmutzung des Cordes während der Fertigung als Ursache eindeutig festgestellt und die Auslieferung dieses Materials verhindert. www.bekaert.com Dynamische Prüfverfahren für Zugstränge Philippe van Bogaert, Bogimac, Grimbergen, Belgien Statische Testmethoden mit nur wenigen Biegewechseln suggerieren eine Festigkeit, die im realen Gebrauch häufig nicht verwertbar ist. Schlimmer noch, wenn Zugstränge nach diesen Verfahren ausgewählt werden, weil sie im Bereich der Dauerfestigkeit möglicherweise ganz anders abschneiden würden. Eine hohe statische Festigkeit garantiert nicht die beste Performance beim Dauerbetrieb, für die Zahnriemengetriebe in der Regel ausgelegt werden müssen. Natürlich ist der Aufwand groß, Dauerfestigkeiten zu prüfen. Deshalb sind die von Bogimac entwickelten Maschinen in der Lage, mehrere Proben aufzunehmen, hohe Prüfgeschwindigkeiten zu fahren und 42 antriebstechnik 1-2/2015

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN mit sensiblen Bruchsensoren ausgestattet, um den Beginn eines Ausfalles zu erkennen. www.bogimac.com Riemendifferentiale – Grundlagen und Anwendungen Stefan Gössner, FB Maschinenbau, FH Dortmund Es werden Riemengetriebe mit dem Freiheitsgrad zwei für Führungsaufgaben betrachtet. Mit zwei Antrieben lassen sich naturgemäß genauso viele Freiheitsgrade bedienen. In ebenen Problemstellungen ist dies etwa eine Punktführung, bei räumlichen Aufgaben die unabhängige Orientierung bezüglich zweier orthogonaler Achsen. Das Übertragungsverhalten von Riemengetrieben kann formal einheitlich über die Gesetzmäßigkeit „Konstanz der Gesamtseillänge“ ermittelt werden. Durch einfache konstruktive Maßnahmen gelingt zudem oft die Realisierung einer gleichmäßigen Übersetzung. Mit dieser Linearität sind analytische Betrachtungen hinsichtlich Kinematik, Statik und Dynamik dann vergleichsweise einfach ohne Hilfe numerischer Verfahren durchführbar. Wenn eine Bewegungsaufgabe zwei orthogonale, voneinander unabhängige Drehbewegungen fordert (Rot/Rot–3D), bietet sich ein Einsatz des Toroidlenkers an. Er vereint die Vorteile zweier stationärer Antriebe mit den bekannten Vorzügen von Riemenantrieben. Zur räumlichen Ausrichtung einer Kamera sind die Drehzahlen von Rädern und Steg eher gering und es werden keine vollständige Umläufe benötigt. Zur Durchführung einfacher Handhabungsvorgänge kommt vorteilhaft zum Tragen, dass das Getriebe eine große Steglänge ausbilden kann und die umlaufenden Räder jederzeit entgegengesetzt gleiche Winkel durchlaufen, so also fest mit Greiferhälften verbunden werden können. Bei einem Prototyp zur Sonnennachführung eines Solarpanels sind die Achsen von stationären und umlaufenden Rädern des verwendeten Toroidlenkers eng benachbart. Die hierzu nötigen Umlenkräder sind zusätzlich mit Gegengewichten versehen, um einen gewünschten Gewichtsausgleich zu erzielen. Hierfür wird zur Vermeidung von Schlupf ein doppelt verzahnter Endlosriemen verwendet. Für den Bau der Bewegungsplattform eines Flugsimulators wird das Riemenumlaufgetriebe mit gekreuzten Achsen eingesetzt. Dieses Beispiel macht deutlich, dass der Bauraum zwischen den vier Rädern bei gleichzeitiger Leichtbauweise großzügig bemessen werden kann. Diese Freiheit besteht beim Kegelraddifferenzial naturgemäß nicht. www.fh-dortmund.de/maschinenbau Rollende Abstützung von Transportzahnriemen Jan Finke, TU Chemnitz Bei Zahnriemen für fördertechnische Anwendungen wird die Normalkraft des auf dem Zahnriemenrücken befindlichen Gutes vom Zahnriemen über eine Kunststoffgleit- leiste in das Gestell eingeleitet. Im tribologischen System Zahnriemen – Gleitleiste sind der Bewegungswiderstand, die Fördergeschwindigkeit sowie die Streckenlast des Gutes die entscheidenden Einflussfaktoren. Der Ansatz zur Optimierung des Systems besteht in der Ablösung der Gleitreibung durch Rollreibung. Hierzu wurde in Zusammenarbeit der Denipro AG aus Weinfelden in der Schweiz und der Professur Fördertechnik der Technischen Universität Chemnitz Elemente entwickelt, die die Last rollend in das Gestell abtragen können. Die Elemente werden unter dem Markennamen Denirug von Denipro vertrieben. Die Eignung der Elemente konnte anhand von verschiedenen Versuchen nachgewiesen werden. Bei Langzeitversuchen auf einem im Reversierbetrieb laufenden Zahnriemenförderer konnte nach einer Gesamtlaufleistung von 3 700 km bzw. einer Versuchsdauer von 177 Tagen kein nennenswerter Verschleiß an den Elementen bzw. den Zahnriemen festgestellt werden. In Kurzzeitversuchen wurde nach einem Einlaufverhalten ein sich sehr gleichmäßig einstellender Bewegungswiderstand ermittelt. Dieser ist lastabhängig und betrug nach 24 h bei einer Streckenlast von 100 kg/m µ = 0,02 bzw. bei 50 kg/mµ = 0,025. Die Langzeitversuche zeigten bei einer noch höheren Streckenlast von 120 kg/m einen etwas geringeren Bewegungswiderstand von µ = 0,017. Dieser liegt somit unter zehn Prozent des Wertes einer vergleichbaren gleitenden Abstützung. Der Verlauf des Bewegungswiderstandes über die Versuchsdauer kann 01 Vergleich von Adhäsionstests mittels ASTM und Bekaert-Methode 02 Belastbarkeit von Zugsträngen in Abhängigkeit der Prüfzyklen und Prüfmaschine 03 Anwendungsbeispiele des Toroidlenkers antriebstechnik 1-2/2015 43

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