Was ist eine Zahnriemenscheibe?
Zahnriemenscheiben sind mechanische Elemente, die zur präzisen Synchronisierung mehrerer Komponenten verwendet werden, z. B. bei Verbrennungsmotoren und Automotoren.
Es handelt sich um eine Art von Riemenscheibe, die zur Kraftübertragung mit Hilfe eines Riemens verwendet wird. Grundsätzlich werden Zahnriemen und Zahnriemenscheiben als Satz verwendet.
Sie dienen insbesondere dazu, die Nockenwelle und die Kurbelwelle im Motor genau zu synchronisieren und die Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile zu steuern. Zahnriemenscheiben sind zahnradförmige Bauteile, die den Zahnriemen zwischen Nocken- und Kurbelwelle antreiben, der sich in einem genauen Winkel dreht.
Der Zahnriemen muss aus hochwertigen Materialien hergestellt und präzise konstruiert sein, da er einen erheblichen Einfluss auf die Motorleistung und den Kraftstoffverbrauch hat. Beim Wechsel des Zahnriemens wird in der Regel auch die Zahnriemenscheibe ausgetauscht.
Anwendungen von Zahnriemenscheiben
Eine bekannte Verwendung von Zahnriemenscheiben ist der Einsatz in Automotoren. Der Motor hat Einlassventile, die das Luftgemisch in die Zylinder einlassen und Auslassventile, die die Abgase nach der Verbrennung ausstoßen. Die Ventile werden durch Nockenwellen geöffnet und geschlossen und Zahnriemenscheiben werden zum Antrieb der Nockenwellen verwendet.
Die Einlass- und Auslassventile müssen sich in Übereinstimmung mit der Zeitsteuerung der Kolben öffnen und schließen, die sich bei hoher Geschwindigkeit auf und ab bewegen. Wenn die Steuerzeiten nicht stimmen, kommt es zu einer Fehlfunktion oder einem Ausfall des Motors.
Damit der Motor Leistung erzeugen kann, müssen die Kolbenbewegung, das Öffnen und Schließen der Ventile und der Zündzeitpunkt aufeinander abgestimmt sein. Zahnriemen und Zahnriemenscheiben übernehmen diese Aufgabe.
Sie werden manchmal in anderen Maschinen als in Kraftfahrzeugen verwendet, wo die Zeitsteuerung der internen Komponenten aufeinander abgestimmt werden muss. Sie werden auch in Produktionslinien für Industrieprodukte wie Druck- und Textilmaschinen eingesetzt.
Funktionsweise der Zahnriemenscheiben
Zahnriemenscheiben sind ineinander greifende Getriebe. Wie ein Zahnrad haben sie eine bestimmte Anzahl von Zähnen, und die Zeitsteuerung kann durch die Einstellung der Zähnezahl angepasst werden. Wenn die Zahnriemenscheiben auf der Antriebsseite eine Zähnezahl von 20 und auf der Getriebeseite eine Zähnezahl von 40 haben, ergeben zwei Umdrehungen auf der Antriebsseite eine Umdrehung auf der Getriebeseite.
Wenn die Anzahl der Zähne falsch eingestellt ist, weicht das Timing bei jeder Umdrehung ab, was zu Schäden an der Maschine oder Anlage führen kann. Andernfalls wird das Zahnprofil und die Teilung der Riemenscheibe in Verbindung mit dem Zahnriemen verwendet.
Zahnriemenscheiben sind in den verschiedensten Ausführungen erhältlich und können auf Wellen unterschiedlicher Art montiert werden. Es gibt sie mit Passfedernut, mit Wellenloch, mit Gewindelöchern und ohne Passfedern (mit integrierten Befestigungselementen) und sie können überall montiert werden.
Arten von Zahnriemenscheiben
Es gibt verschiedene Arten von Zahnriemenscheiben, die nach Zahnform und Abmessungsnormen unterschieden werden.
1. Zolltyp
In der Inch-Reihe sind die trapezförmigen Typen MXL, XL, L und H erhältlich. Sie werden für die allgemeine Übertragung und den Transport von leichten Lasten verwendet.
2. Millimetersystem
Im Millimetersystem gibt es die trapezförmigen T- und AT-Typen, die S- und R-Typen für die Übertragung hoher Drehmomente und die H-Typen für die hochpräzise Positionierung. Der H-Typ wird dort eingesetzt, wo eine besonders hohe Genauigkeit erforderlich ist. Der trapezförmige Typ wird häufig zum Fördern verwendet. Der AT-Typ hat eine zulässige Spannung, die 1,3-mal so hoch ist wie die des T-Typs, und kann für das Fördern schwerer Lasten verwendet werden.
Auswahl einer Zahnriemenscheibe
Bei der Auswahl von Zahnriemenscheiben ist aufgrund der großen Vielfalt an Typen und Normen Vorsicht geboten. Die Auswahl der Zahnriemenscheiben sollte auf der Grundlage der Einsatzbedingungen, der Berechnungslast, des Sicherheitsfaktors usw. erfolgen.
1. Prüfung der Einsatzbedingungen
Klären Sie zunächst die Einsatzbedingungen. Bestimmen Sie die Übertragungsleistung anhand der Nennleistung der Antriebsmaschine und ermitteln Sie den Korrekturfaktor anhand der Einsatzbedingungen. Die Methode zur Bestimmung des Korrekturfaktors ist in den Unterlagen des Herstellers beschrieben.
Er kann z. B. aus dem Vorhandensein von sich wiederholenden Lasten, Vibrationen und der Anzahl der Betriebsstunden pro Tag bestimmt werden. Die mit dem Korrekturfaktor multiplizierte Übertragungsleistung wird als Bemessungsleistung bezeichnet, d. h. als die bei der Auswahl verwendete Übertragungsleistung.
2. Bestimmung von Zahnprofil und Riemenbreite
Als nächstes wird eine vereinfachte Auswahltabelle verwendet, um den Riementyp (Zahnprofil) auf der Grundlage der Scheibendrehzahl und der Auslegungsleistung auszuwählen. Die vereinfachte Auswahltabelle ist in den Auswahlunterlagen der einzelnen Hersteller zu finden.
Nach der Bestimmung des Zahnprofils wird aus der Scheibendrehzahl mit Hilfe der Standard-Übertragungsleistungstabelle die Standard-Übertragungsleistung ermittelt. Die erforderliche Riemenbreite wird aus der Auslegungs-, der Normübertragungsleistung, der Normriemenbreite und dem Eingriffskoeffizienten ermittelt.
3. Montageart und Riemenlänge
Wählen Sie die Montagebedingungen aus, z. B. ob ein Flansch angebracht werden soll und wie viele Abstände von Welle zu Welle festgelegt werden sollen. Der Riemenspannmechanismus wird ebenfalls entworfen und die Einbaumaße und die Riemenlänge werden festgelegt.
4. Werkstoff
Zu den Riemenscheibenmaterialien gehören Aluminium und Eisen, die je nach Anwendung ausgewählt werden müssen. Eisen oder rostfreier Stahl wird verwendet, wenn Festigkeit erforderlich ist. Aluminium wird häufig für Präzisionspositionierungen verwendet, bei denen ein geringes Trägheitsmoment erforderlich ist.