Zahnriemen für Förderanlagen vs. Standard-Gummiriemen: Welcher passt zu Ihrer Produktionslinie?

Wir werden gebeten nach einemFörderband-ZahnriemenWir erhalten mehrmals wöchentlich Anfragen, und etwa jede vierte dieser Anfragen hätte sich gar nicht auf einen Zahnriemen beziehen müssen. Das ist keine Kritik am Käufer. Es zeigt vielmehr, dass die Entscheidung für die Antriebsart übergangen wird und der Riementyp zur Standardeinstellung statt zur Wahlmöglichkeit wird. An einer Steigung mit grobem Schotter, die wir im letzten Frühjahr untersuchten, hatte ein Wartungsteam vier Schichten damit verbracht, ein Problem mit dem Lauf eines T10-Riemens zu beheben, obwohl der eigentliche Fehler vorgelagert war: Die Anwendung benötigte nie einen Synchronantrieb. Ein dreilagiger EP-Reibriemen hätte die gleiche Last kostengünstiger und ohne Probleme mit der Zahnausrichtung bewältigt. Niemand hatte diese Frage gestellt.

Dieser Artikel stellt daher die Frage: Nicht „welcher Synchronriemen“ – das ist ein anderes Thema –, sondern ob Ihre Anlage überhaupt einen Synchronantrieb benötigt und, falls ja, welche Zahnteilung, Teilung, Breite und Spannung für eine lange Lebensdauer erforderlich sind. Wir fertigen beides. Unser Werk betreibt acht Anlagen mit Gewebekern und zwei Anlagen mit Stahlseilriemen. Seit 1988 liefern wir Reibungs- und Synchronriemen für Bergbau, Häfen, Zementwerke, Stahlwerke, Energieanlagen und EPC-Projekte. Rund 1.500 Industriekunden haben uns in dieser Zeit betreut, und die von ihnen gemeldeten Ausfallmuster wiederholen sich bemerkenswert häufig. Die Ursache ist fast nie „der Riemen war billig“. Fast immer ist es „die gewählte Antriebsmethode aus Gewohnheit“.

Senden Sie uns Ihre Laufwerksdaten – wir teilen Ihnen dann mit, ob Sie überhaupt eine synchrone Übertragung benötigen.

01Beginnen Sie mit dem Antrieb, nicht mit dem Riemen.

Ein Riemen ist ein Antriebselement. Er überträgt die Kraft entweder durch Reibung oder durch formschlüssigen Eingriff. Alle weiteren Spezifikationen hängen davon ab, welche der beiden Möglichkeiten benötigt wird. Käufer, die sich zunächst nur mit dem Zahnprofil befassen, vernachlässigen diesen wichtigen Punkt. Die Folgen dieser Vernachlässigung zeigen sich später in vorzeitigem Verschleiß, der Notwendigkeit, Reparaturaufträge zu bearbeiten, oder in einem Riemen, der schlichtweg schwerer und teurer ist als erforderlich.

Die Gabel ist nicht unauffällig, sobald man sie benannt hat. Reibungsantrieb – ein Flachriemen oder ein gummierter Riemen, der auf einer balligen Riemenscheibe läuft – überträgt ein Drehmoment aufgrund des Reibungskoeffizienten zwischen Riemen- und Riemenscheibenoberfläche, multipliziert mit dem Kontaktbogen.

Der Keilriemen ist die bekannteste Form dieser Idee, weshalb einKeilriemenherstellerEin formschlüssiger Antrieb kann in der Regel deutlich kostengünstiger eingesetzt werden als ein Zahnriemenantrieb. Er überträgt Drehmoment, da die Zähne des Riemens in den Rillen der Riemenscheibe sitzen. Ersteres ist von der Riemenspannung abhängig, letzteres nicht. Dieser Unterschied hat weitreichende Folgen für Positioniergenauigkeit, Übersetzungsverhältniskonstanz, Spannungseinstellung, Geräuschentwicklung, Stoßverhalten und Betriebskosten.

Wenn wir aus einemHersteller von FörderbändernAls Erstes fragen wir nicht nach dem Riemen. Wir benötigen vier Zahlen und eine Zeichnung. Die vier Zahlen stehen für Motorleistung, Drehzahl der angetriebenen Riemenscheibe, Achsabstand und Wellenbelastung. Die Zeichnung zeigt die Anordnung, da der Umschlingungswinkel der kleinen Riemenscheibe die Reibungseigenschaften stärker beeinflusst als jedes andere geometrische Detail.

Für Teams, die nur nach dem Preis entscheiden, kommt hier der unangenehme Teil: Ein korrekt dimensionierter Reibungsantrieb hat eine längere Lebensdauer als ein falsch dimensionierter Synchronantrieb – und umgekehrt. Keiner der beiden Antriebstypen ist per se „besser“. Jeder hat einen bestimmten Einsatzbereich, der durch die tatsächlichen Anforderungen des Prozesses an die Kraftübertragung definiert wird. Wenn der Prozess keine Phasenabweichungen, Drehzahlabweichungen oder Schlupf berücksichtigt, ist der Kauf eines Kraftschlussantriebs Geld für eine Funktion, die niemand nutzt – und er bringt in der Regel zusätzliche Wartungsarbeiten mit sich, da ein Synchronriemen die korrekte Spannung und Ausrichtung erfordert, während ein Flachriemen auf einer Riemenscheibe mit Wellenschliff diese teilweise selbst korrigiert.

Wir argumentieren nicht gegen Synchronantriebe. Die Indexierstationen in der Verpackungsindustrie, die Mehrachsen-Druckanlagen, die Nebenantriebe einer Zementverpackungsanlage und die Auswurfwalzen einer Hafenaufbereitungsanlage sind alle auf sie angewiesen. Die Argumentation ist enger gefasst: Die Fördermethode muss den Prozessanforderungen entsprechen, und erst dann ist das Förderband auszuwählen.

Die eine Frage, die die meisten Fälle entscheidet

Wenn Sie sich eine Frage aus diesem Abschnitt merken, dann diese: Spielt es für nachgelagerte Prozesse eine Rolle, wo genau sich die Lauffläche des Förderbandes befindet oder wie schnell es sich relativ zu einer zweiten Welle bewegt? Lautet die Antwort „Ja“, arbeiten Sie mit einem Synchronantrieb. Lautet die Antwort „Nein“ – muss das Material den Austragspunkt lediglich mit der vorgesehenen Fördermenge verlassen –, dann ist ein Reibradantrieb eine Option und oft die kostengünstigere und tolerantere Lösung.

Die Frage betrifft den Prozess, nicht die Last. Die Last bestimmt die Größe; die Phase bestimmt die Familie. Teams, die beides verwechseln, enden mit einem überdimensionierten Zahnriemen, der für eine Aufgabe eingesetzt wird, für die er nie Position halten sollte.

Wir beobachten auch den umgekehrten Fehler, der jedoch teurer ist. Ein Förderband, das ein festes Übersetzungsverhältnis zu einer zweiten angetriebenen Welle einhalten muss – beispielsweise ein Klinkerkühler mit synchronisierten Plattenantrieben, ein Sieb mit zwei Unwuchtwellen oder eine Sackablage, die an einem festen Punkt auf eine Förderschnecke treffen muss – wird mit einem Reibungsriemen ausgestattet, weil dieser im Lager verfügbar war. Er funktioniert einen Monat lang, dann führt der differentielle Schlupf zu einer Fehlstellung der Phasenbeziehung, und das Zeitfenster schließt sich. Im Wartungsprotokoll wird „Riemen ersetzt“ vermerkt, und derselbe Fehler tritt erneut auf.

02Was sich wirklich ändert, wenn Sie die Laufwerksfamilie wechseln

Es ist hilfreich, nicht mehr nur an das Aussehen des Riemens zu denken, sondern an die physikalischen Prinzipien der Kraftübertragung. Ein formschlüssiger Antriebsriemen hat konstruktionsbedingt ein konstantes Übersetzungsverhältnis, da die Anzahl der im Eingriff befindlichen Zähne das Verhältnis zwischen den beiden Wellen festlegt. Ein Reibungsriemen hingegen hat ein Übersetzungsverhältnis, das stets etwas kleiner als das geometrische Verhältnis ist, da der Schlupf nicht null ist – ein optimal gespannter Riemen unter konstanter Last weist einen Schlupf von ein bis zwei Prozent auf, der sich mit der Last und dem Zustand des Riemens ändert.

Die Positionierung ist die zweite Folge. Bei einem formschlüssigen Antrieb ist der Riemenweg pro Umdrehung konstant, sodass ein Encoder an der Antriebswelle die Position der Riemenoberfläche innerhalb der Grenzen von Riemendehnung und Zahnspiel ermitteln kann. Bei einem Reibungsantrieb ändert sich dieses Verhältnis. Wenn Sie eine Guillotine, einen Weichenantrieb oder einen Druckkopf über einen Wellenencoder ansteuern, ist diese Abweichung ein Defekt und kein störendes Merkmal.

Dann kommt die Riemenspannung, und hier unterscheiden sich die Gesamtbetriebskosten. Ein Reibungsriemen benötigt genügend Spannung, um durch Reibung das erforderliche Drehmoment zu erzeugen. Diese Spannung belastet Wellen und Lager permanent. Ein Synchronriemen hingegen benötigt die Spannung hauptsächlich, um die Zähne im Eingriff zu halten und ein Abspringen des Riemens zu verhindern – er kann das Nenndrehmoment mit deutlich geringerer Vorspannung übertragen. Geringere Vorspannung bedeutet geringere Wellenbelastung, leichtere Lager und mitunter ein kleineres Getriebegehäuse. Wir haben erlebt, dass ein Antriebsgehäuse 8 bis 12 Prozent leichter ausfiel, als ein Kunde bei gleicher Belastung von einem Reibungsriemen auf einen Synchronriemen umstieg – allein aufgrund der geringeren Belastungen durch Riemenspannung und Lager.

Geräusch- und Stoßdämpfung sind die Bereiche, in denen Reibungsantriebe ihre Vorteile ausspielen. Das Zahneingriffsgeräusch dominiert das Klangbild eines Synchronantriebs, sobald die Zahnfrequenz steigt. Ein korrekt laufender Reibungsriemen ist bei gleicher Umfangsgeschwindigkeit leiser und absorbiert Stöße besser, da er kurzzeitig durchrutschen kann, anstatt den vollen Impuls auf die Zahnwurzeln zu übertragen.

Die folgende Tabelle vergleicht die beiden Produktfamilien anhand der zwölf Dimensionen, die in unseren Angebotsdateien am häufigsten vorkommen. Sie ist als Bereich und nicht als Werturteil zu verstehen. Jede Zeile enthält eine Ausnahme auf einem bestimmten Rechner.

Zwei Riemenscheibenreihen verdienen eine Erweiterung. Der minimale Riemenscheibendurchmesser bei einem Reibradantrieb ist durch die Biegeermüdung des Riemenkörpers begrenzt. Eine Verkleinerung um zwei Größen, um Platz zu sparen, halbiert bekanntermaßen die Riemenlebensdauer. Bei einem Synchronantrieb ist die Einschränkung anders – hier liegt sie im Eingriff der Zähne. Unter sechs im Eingriff befindlichen Zähnen an der kleinen Riemenscheibe steigt die Belastung pro Zahn steil an, und es besteht die Gefahr des Durchrutschens, selbst bei einem hochwertigen Riemen.

Die zweite Zeile ist die Fehlerwarnzeile, auf die wir in Abschnitt 7 anhand einer Diagnosetabelle zurückkommen werden. Kurz gesagt: Reibungsantriebe verschleißen mit einer Steigung, die man mit einem Drehzahlmesser messen kann, während Synchronantriebe einen linearen Verschleiß aufweisen, der abrupt endet. Welchen der beiden Antriebe Sie bevorzugen, hängt davon ab, ob Ihr Team zustandsorientierte Überwachung oder reaktive Wartung durchführt.

Zahnprofil und Zahnteilung bestimmen die Drehmomentkapazität lange vor der Zahnbreite.

03Das Entscheidungstor: Sechs Fragen, die es klären

Wir stellen bei jeder Anfrage dieselben sechs Fragen, egal ob sie als E-Mail oder SMS eingeht.Lieferant von FörderbändernAnfrageformular, über einFörderbandverteileroder als Zeichnung eines Generalunternehmers. Sie werden bewusst in dieser Reihenfolge angeordnet. Die ersten beiden sind ausschlaggebend, die mittleren beiden bestimmen die Dimensionierung und die letzten beiden beziehen sich auf die Realitäten hinsichtlich Umwelt und Wartung.

Frage eins – benötigt irgendetwas eine feste Phase oder Position?

Wenn eine zweite Welle, eine Mitnehmerwelle, eine Schneidkante oder ein Sensor an einer definierten Position auf das Förderband treffen soll, ist Synchronisation erforderlich, und ein Reibungsantrieb scheidet von vornherein aus. Dies gilt beispielsweise für Teiltische, Druckregister, mit Mitnehmern versehene Querförderer, die eine gemeinsame Rutsche beschickt, und Wellenpaare, die synchron laufen müssen. Es gibt keine kostengünstige Alternative. Ein Reibungsriemen mit Encoder hält die Position zwar kurzzeitig, danach aber nicht mehr.

Zweite Frage – ist der Prozess fehlertolerant?

Manche Prozesse tolerieren Schlupf so gut, dass er sogar bevorzugt wird. Beispiele hierfür sind die Zuführung über einen Ausgleichstrichter, die Abstreifung über ein Rückförderband, ein mit einer Rutsche ausgekleidetes Sekundärförderband, ein Gebläse- oder Ventilatorantrieb sowie eine Sägemehl- oder Holzspäneförderanlage – in all diesen Fällen verursacht eine Geschwindigkeitsdifferenz von ein bis zwei Prozent keine Kosten, und die Möglichkeit, bei einer Blockierung Schlupf zu erzeugen, bietet Schutz. Ist Schlupf akzeptabel, bleibt der Reibungsantrieb im Einsatz und ist in der Regel kostengünstiger.

Frage drei – wie hoch sind die Oberflächengeschwindigkeit und das Drehmoment?

Das Drehmoment bei niedriger Drehzahl ist das stärkste technische Argument für einen formschlüssigen Antrieb. Reibungsübertragung erzeugt ein Drehmoment in Abhängigkeit von Spannung und Umschlingungswinkel. Mit sinkender Drehzahl steigt das für die gleiche Leistung erforderliche Drehmoment. Unterhalb von etwa 0,5 m/s wird von einem Reibungsriemen mehr Haftung verlangt, als sein Umschlingungswinkel bei akzeptabler Spannung bieten kann, und die Untersetzung nimmt zu. Ein formschlüssiger Antrieb hält das Drehmoment bis zum Äußersten niedrig.

Frage vier – welchen Mittenabstand und welchen Kontaktbogen haben Sie?

Kurze Achsabstände sind für Reibungsantriebe ungünstig, da sich der Umschlingungswinkel der kleinen Riemenscheibe verringert. Bei einer typischen Zwei-Riemenscheiben-Anordnung sind mindestens 120 Grad Umschlingung an der kleinen Riemenscheibe erforderlich, um eine zuverlässige Kraftübertragung zu gewährleisten. Je kleiner die Riemenscheibe im Verhältnis zum Achsabstand ist, desto geringer ist die Umschlingung. Bei formschlüssigen Antrieben ist die Umschlingung unerheblich – hier kommt es auf den Zahneingriff an, der durch die Riemenscheibengröße und nicht durch den Achsabstand gesteuert wird. Große Achsabstände kehren den Vorteil um, da ein langer Synchronriemen schwieriger zu führen und teurer ist als ein langer Reibungsriemen gleicher Breite.

Fünfte Frage – wie wirkt sich die Umwelt auf den Gürtel aus?

Staub, Öl, Reinigungsmittel, Temperatur und UV-Strahlung beeinflussen den Reibungskoeffizienten zwischen Riemen und Riemenscheibe. Feiner, trockener Staub fördert das Durchrutschen bei Reibungsantrieben und verringert den Umschlingungswinkel durch Ablagerungen auf einer balligen Riemenscheibe. Ölnebel ist noch schädlicher – er kann den effektiven Reibungskoeffizienten um ein Drittel senken, was entweder eine höhere Spannung oder eine Konstruktionsänderung erfordert. Formschlüssige Antriebe sind im Bereich der Zahnflanken weitgehend unempfindlich gegenüber Staub und Öl, haben aber ihre eigenen Probleme: Abrasiver Staub setzt sich in den Rillen fest und schleift die Zahnflanken ab, und hohe Temperaturen härten die Trägermasse aus und begünstigen Risse an den Zahnwurzeln. Für Anwendungen mit heißem Klinker oder Sintermetall beachten Sie bitte Folgendes:hitzebeständiges FörderbandDie Güteklassen auf der Reibungsseite und die Dauertemperaturbeständigkeit der Mischung auf der Synchronseite werden bestätigt.

Frage sechs – wie lange ist das Wartungsfenster und welche Kosten entstehen durch einen Stillstand?

Hier ändern sich die Antworten in letzter Minute. Ein Reibungsriemen an einem Förderband in einem Tagebau wird bei einem geplanten Stillstand inspiziert. Ein Synchronriemen an einem Verpackungsindexierer, der in einem geschützten Rahmen verbaut ist, kann erst nach dreistündiger Freilegung zugänglich werden. Bei schlechter Zugänglichkeit setzt sich der Riemen mit der längeren vorhersehbaren Lebensdauer durch, selbst wenn er höhere Kosten verursacht.

Für diese sechs Tore verwenden wir ein einseitiges Datenblatt. Damit lassen sich etwa acht von zehn Anfragen ohne Berechnung klären; für die anderen beiden benötigen wir Drehmoment- und Aufnahmewerte aus den Antriebsdaten, die wir oben auf dieser Seite angefordert haben.

Szenarien, die wir am häufigsten sehen

Die folgende Tabelle ordnet die üblicherweise zugeteilten Aufgaben der Familie zu, die in der Regel die Oberhand hat. Die dritte Spalte dient als Begründung, nicht als Regel. Sollte Ihre Aufgabe aufgeführt sein, die Begründung aber nicht zu Ihrem Vorgehen passen, stellt Ihr Vorgehen die Ausnahme dar, und die Angabe in der gegenüberliegenden Spalte könnte zutreffend sein.

04Wann ein Standard-Gummiriemen die bessere Wahl ist

Es sei hier ganz klar gesagt, denn die meisten Vergleichsseiten tun es nicht: Für einen Großteil der industriellen Förderaufgaben ist der Standard-Gummiriemen die richtige Lösung, ein Synchronriemen hingegen eine unnötige Komplikation.industrielles FörderbandEin Förderband, das Klinker aus einem Kühler, Erz eine Rampe hinauf oder Kohle von einem Lagerplatz zu einem Schiffsverlader transportiert, ist ein Reibungsförderband – und das sollte es auch sein. Für diese Aufgaben ist keine feste Phasenbeziehung erforderlich, und niemand möchte einen Antrieb, der die Kraft direkt auf die Zahnwurzeln überträgt.

Kosten des Besitzes, ehrlich verglichen

Der anfängliche Kostenunterschied ist real und nicht unerheblich. Ein Synchronriemen mit zwei Zahnriemenscheiben kostet in der Regel zwei- bis dreimal so viel wie ein vergleichbarer Reibungsriemen mit glatten Riemenscheiben bei gleichem Achsabstand und gleicher Breite. Der Zahnriemen ist pro Meter teurer, die Riemenscheiben benötigen Flansche und gefräste Rillen, und die Riemenspannung muss präziser sein.

Die Lebenszykluskosten verringern die Lücke, schließen sie aber in der Regel nicht. Ein Synchronriemen mit einem bestimmten Profil, korrekt gespannt und ausgerichtet, hält im Betrieb mit Öl oder Staub oft länger als ein Reibungsriemen, da seine Antriebsfläche nicht vom Reibungskoeffizienten abhängt. Wir haben Synchronantriebe mit 30.000 Betriebsstunden im sauberen Innenbereich. Wir haben aber auch Reibungsriemen mit 25.000 Betriebsstunden auf einem Förderband mit einer gut geformten Riemenscheibe, korrekter Spannvorrichtung und einem Wartungsteam, das die Riemenspannung regelmäßig nachspannt. Beide Ergebnisse sind nicht ungewöhnlich; jeder kompetente Mitarbeiter kann ähnliche Ergebnisse erzielen.FörderbandfabrikBeides lässt sich mit dem richtigen Profil und einer disziplinierten Spannungsroutine erreichen. Die Unterschiede in der Praxis sind geringer als vom Marketing suggeriert und verschwinden vollständig, wenn der Synchronriemen günstig gekauft und ohne Spannung betrieben wird.

Wo Reibungsantrieb wirklich siegt

In vier Situationen spricht die Reibungsantriebstechnik so stark für uns, dass wir uns auch dann dafür aussprechen werden, wenn der Kunde Zähne wünscht.

Die erste Aufgabe betrifft einen Prozess, bei dem sich die Phasenfähigkeit nicht amortisiert. Wenn ein Förderband ein Lager, einen Ausgleichsbehälter, eine LKW-Verladung oder ein Binnenschiff speist, ist die Ankunftszeit des Materials irrelevant, und die zusätzlichen Kosten eines Synchronantriebs bringen dem Betriebsteam keinen Vorteil, den es jemals bemerken wird.

Der zweite Faktor ist der Stoß. Überall dort, wo der Riemen unregelmäßigen Belastungen ausgesetzt ist – beispielsweise unter einem Primärbrecher, an einer Übergabestelle mit großem Gefälle oder bei Arbeiten, bei denen Fremdmaterial unerwartet eintrifft – schützt die Fähigkeit eines Reibungsriemens, für einen Bruchteil einer Sekunde durchzurutschen. Ein Synchronriemen hingegen belastet unter dem gleichen Stoß die Zahnwurzeln und die Riemenscheibenrillen, und der Schaden zeigt sich erst zwei Monate später als gerissene Zahnwurzel anstatt durch ein Quietschen am selben Tag.

Der dritte Faktor ist der Achsabstand. Ab etwa 15 m wird die Synchronisierung eines Riemens teuer, und die Führung eines langen Zahnriemens auf zwei Flanschrollen gestaltet sich schwierig. Die Reibungsförderung über lange Strecken ist ausgereift, gut erforscht und pro Meter kostengünstig. Hier kommt einGummiförderbandEine mehrlagige EP-Konstruktion mit abgedeckter Riemenscheibe hat ihren Platz, und wir werden den Kunden von einem formschlüssigen Antrieb abraten, es sei denn, die Aufgabe erfordert ihn wirklich.

Der vierte Punkt betrifft die Lagerhaltung und die erforderlichen Fachkräfte. Ein Reibungsriemen kann vor Ort von einem kompetenten Team mit einer Vulkanisationsverbindung geflickt oder als provisorische Reparatur befestigt und bis zum nächsten geplanten Halt weiterverwendet werden. Ein Zahnriemen muss hingegen in der benötigten Länge mit der korrekten Zähnezahl und dem passenden Profil bestellt werden; eine Fertigung vor Ort ist nicht möglich. Wenn Ihr Lager einen Ersatzriemen und eine Rolle Reparaturmaterial bereithält, ist der Reibungsantrieb zuverlässiger.Großhandel FörderbänderDies trifft insbesondere auf Rahmenvereinbarungen zu, da eine schnelllebige Produktlinie mehrere Standorte abdecken muss.

Wir sollten auch eine Mittelweglösung erwähnen, die viel Geld spart und die falsche Anwendung verhindert. Wenn ein Reibungsantrieb hauptsächlich aufgrund eines kurzen Umschlingungswinkels durchrutscht, ist der Einbau einer Spannrolle oder einer rückseitigen Umlenkrolle oft günstiger als die Umrüstung auf einen formschlüssigen Antrieb. Es empfiehlt sich, Ihren Riemenlieferanten zu bitten, den Umschlingungswinkel zu überprüfen, bevor Sie eine Umrüstung genehmigen – wir haben schon mehr als einen Kunden von einer Synchron-Nachrüstung abgebracht, bei der eine Erhöhung des Umschlingungswinkels um 30 Grad das Problem zu einem Bruchteil der Kosten hätte lösen können.

Der positive Antrieb hält das Übersetzungsverhältnis auch bei Staub aufrecht, wo ein Reibungsriemen den Halt verlieren würde.

05Innenleben von Synchronantrieben: Profile, Teilungen und Breiten

Sobald die Antriebsmethode mit formschlüssigem Eingriff feststeht, vervielfacht sich die Auswahl an Förderband-Zahnriemen rasant. Im industriellen Bereich kommen üblicherweise vier Profilfamilien zum Einsatz, innerhalb der gebräuchlichsten Familie drei Teilungsreihen und die Breitenwahl wird oft falsch getroffen. In diesem Abschnitt wird erläutert, wo…Hersteller von AntriebsriemenVertrauen gewinnt oder verliert es, denn Profilersetzung ist die häufigste Ursache für vorzeitige Ausfälle, die wir bei Kundenmaschinen beobachten.

Ein Käufer in Deutschland bestellt unter dem BegriffNockenzahnriemenund ein Käufer in Spanien unterfabrica de correas dentadasDie darunterliegende Zahngeometrie entspricht der gleichen internationalen Serie. Unterschiedlich ist lediglich die Beschriftung auf der Zeichnung. Dies sollte man beim Vergleich von Angeboten aus verschiedenen Regionen beachten – zwei Angebote können auf dem Papier unterschiedlich aussehen, obwohl sie die gleichen Abmessungen haben.

Die vier Profilfamilien

Trapezförmige Riemenscheibenprofile sind die älteste Generation. Sie zeichnen sich durch gerade Flanken und schmale Zähne aus. Bei mittleren Drehzahlen leisten sie gute Arbeit, jedoch ist der Flankenkontakt gering, wodurch die Belastung pro Zahn begrenzt ist und die Zähne unter hohem Drehmoment schnell verschleißen. Man findet sie noch immer an älteren Maschinen. Der Austausch gegen ein modernes Profil erfordert den Wechsel beider Riemenscheiben.

Die Zahnprofile der T-Serie – T2.5, T5, T10, T20 – gehören einer mittleren Generation an und zeichnen sich durch eine leicht abgerundete Flanke aus. Sie übertragen mehr Kraft pro Zahn als Trapezprofile, tolerieren geringe Fluchtungsfehler und insbesondere das Profil T10 ist in europäischen Prozessmaschinen weit verbreitet. Ihre Schwäche ist das Zahnflankenspiel. Wenn Ihre Anwendung eine hohe Positioniergenauigkeit erfordert, macht sich das Zahnflankenspiel der T-Serie als Positionierfehler an der Riemenoberfläche bemerkbar.

Die HTD-Profile 3M, 5M, 8M und 14M verfügen über eine gekrümmte Verzahnung, die die Last über die gesamte Flanke verteilt. Dadurch wird ein höheres Drehmoment pro Breiteneinheit und ein leiserer Lauf als bei den Vorgängermodellen erreicht. Die Profile 8M und 14M sind die Arbeitspferde in schweren industriellen Synchronantrieben. Der Nachteil ist ein größerer minimaler Riemenscheibendurchmesser bei gleicher Zähnezahl, da die Verzahnung tiefer ist.

GT- und GT2/GT3-Profile gehören zur Präzisionsklasse. Eine modifizierte, kurvenförmige Flanke mit optimiertem Eingriffswinkel reduziert das Zahnflankenspiel und sorgt für eine bessere Positionsstabilität. Diese Profile werden verwendet, wenn ein Encoder an der Antriebswelle als Positionsreferenz dient. Sie sind teurer, benötigen passende Riemenscheiben und sind bei Anwendungen, die lediglich Drehmoment erfordern, eine Investition in Genauigkeit, die letztendlich nicht messbar ist.

Ein Hinweis vor Ihrer Bestellung: AT- und RPP-Riemenscheibenprofile sind oft mit HTD-Riemenscheiben gleicher Teilung austauschbar. Dadurch lassen sich die Drehmomentkapazität von Maschinen, die nicht zerlegt werden können, kostengünstig erhöhen. Vergleichen Sie die Zahnabmessungen mit den Angaben des Riemenscheibenherstellers, nicht mit einem Foto.

Die richtige Einstellung von Zahnteilung und Zähnezahl

Die Teilung ist der Abstand zwischen den Zahnmitten und stellt eine feste geometrische Vorgabe dar. Die Riemenlänge muss ein ganzzahliges Vielfaches der Teilung betragen und wird durch die Riemenscheibendurchmesser und den Achsabstand bestimmt. Anstatt einen passenden Riemen vorzugeben, wird der Achsabstand oder die Spannweite angepasst. Teams, die dieses Budget für einen Riemen nicht kennen, suchen dann nach 12 mm Spannweg, wo der Riemen 30 mm benötigt.

Die Anzahl der Zähne an der kleinen Riemenscheibe bestimmt alle weiteren Funktionen. Mehr im Eingriff befindliche Zähne verteilen die Last besser und verlängern die Lebensdauer. Wir empfehlen mindestens sechs voll im Eingriff befindliche Zähne als Mindestanforderung und acht oder mehr, wo immer die Geometrie dies zulässt. Bei weniger als sechs im Eingriff befindlichen Zähnen konzentriert sich die Last, und es kann bei kurzzeitigen Drehmomenten zu Zahnüberspringungen kommen. Genau diese Bedingungen treten bei einem beladenen Förderband auf, das unter einer vollen Rutsche anfährt.

Auch die Geschwindigkeitsbegrenzungen spielen eine Rolle. Hohe Teilung und hohe Geschwindigkeit bedeuten eine hohe Zahneingriffsfrequenz, wodurch Geräuschentwicklung und Materialermüdung stark ansteigen. Halten Sie die Umfangsgeschwindigkeit bei 8M unter 30 m/s und bei 14M unter 20 m/s, es sei denn, der Antrieb ist für höhere Geschwindigkeiten ausgelegt.

Breite und warum sie oft zu wenig angegeben wird

Die Riemenbreite ist die kostengünstigste Variable, die man erhöhen kann, und die am häufigsten gekürzt wird. Ein breiterer Riemen kostet zwar mehr pro Meter, erhöht aber die Drehmomentkapazität nahezu linear und verteilt die Last auf eine größere Flankenfläche. Wir sehen regelmäßig Maschinen, die mit 20 mm Riemenbreite ausgestattet sind, obwohl 30 mm die dreifache Lebensdauer bei nur etwa 25 Prozent höheren Riemenkosten ermöglicht hätten.

Auch die Zahnflanke verdient Beachtung. Das Gewebe auf der Zahnflanke schützt die Flanken vor Abrieb, reduziert die Reibung in der Nut und trägt zu einem leiseren Lauf des Riemens bei. Bei abrasiven Belastungen – wie z. B. Zement, Steinbruchsand oder Gießereisand – sollte ein Nylongewebe für die Zahnflanke angegeben und im Angebot aufgeführt werden. Ein blanker Zahn auf einem staubigen Antrieb verschleißt seine Flanken und beginnt zu springen, lange bevor die Zugfestigkeit des Riemens erreicht ist.

Wenn Sie eine vollständige Checkliste angeben, unsereCheckliste für den Nockenzahnriemen-KäuferDieser Artikel behandelt die zwölf Punkte, die vor der Freigabe einer Bestellung zu prüfen sind, einschließlich der oben genannten Punkte und der Dokumente, die Sie mit der Lieferung anfordern sollten. Dieser Artikel konzentriert sich auf die Auswahlfrage; dort geht es um die Prüfung zum Zeitpunkt der Bestellung.

Die meisten Antriebsausfälle sind an der Riemenscheibe sichtbar, bevor der Riemen reißt.

06Spannung, Laufverhalten und Zahnsprünge

Die meisten Synchronantriebe versagen aufgrund von Spannung, und zwar in beide Richtungen. Ist die Spannung zu gering, rutscht der Riemen auf der Leerlaufseite aus den Rillen, die Zähne überspringen, und die Phasenbeziehung, die der Antrieb eigentlich schützen soll, geht schlagartig verloren. Ist die Spannung zu hoch, überhitzt der Riemen, die Zahnwurzeln werden stärker beansprucht, die Lager überlasten sich, und es kommt zu einem vorzeitigen Ermüdungsbruch, der wie ein Herstellungsfehler aussieht, aber keiner ist.

Ein Zahnriemenhersteller kann Ihnen anhand der Riemenscheibendurchmesser und des Achsabstands die benötigte Durchbiegungskraft für Ihre Spannweite angeben. Die korrekte Einstellung der Spannung erfordert Messung, nicht Schätzung durch Daumendruck. Die gängige Methode vor Ort ist die Messung der Durchbiegungskraft: Drücken Sie den Riemen in der Mitte des langen Freilaufs mit einer Federlehre zusammen und stellen Sie die Durchbiegung auf einen für die Spannweite definierten Wert ein. Als Faustregel gilt: Die Spannweite sollte um etwa 1/64 der Spannweite durchgebogen werden. Passen Sie die Spannung so lange an, bis die Kraft, die für diese Durchbiegung erforderlich ist, dem berechneten Wert für den Antrieb entspricht. Bei einer Spannweite von 400 mm entspricht dies etwa 6 mm Durchbiegung.

Wir benötigen die Spanndaten, bevor wir ein Angebot für einen Synchronriemenersatz erstellen, da die Riemenspannung von der Spannweite und der Anordnung der Umlenkrollen abhängt und ein Antrieb mit nur einer geschlitzten Motorhalterung möglicherweise nicht genügend Einstellbereich für die Riemenspannung bietet. Ist der Einstellbereich gering, ist die richtige Lösung ein kürzerer Riemen mit anderer Zähnezahl, nicht ein stärker gespannter Riemen.

Die Laufgenauigkeit bei einem Synchronantrieb ist ein anderes Thema. Ein Reibriemen zentriert sich innerhalb gewisser Grenzen selbst auf einer balligen Riemenscheibe; ein Zahnriemen kann sich nicht ballen, da die Rillengeometrie dies verhindert. Er läuft daher an den Flanschen entlang und ist auf die Parallelität der Welle angewiesen. Prüfen Sie die Laufgenauigkeit mit einem Lineal an den beiden Riemenscheibenflächen, bevor Sie den Riemen verantwortlich machen. Ein Parallelitätsfehler von 0,5 mm pro 100 mm reicht aus, um bei einem schnell laufenden Antrieb sichtbaren Verschleiß an den Riemenscheibenkanten zu verursachen.

Dann gibt es noch die Sprungfolge, die man kennen sollte, um sie in der richtigen Reihenfolge zu lesen. Die Spannung nimmt ab, üblicherweise über Wochen. Der lose Riemen beginnt zu flattern, und die Zähne laufen etwas höher in den Rillen. Dann verursacht ein Anlauf unter Last einen einzelnen Sprung, den man möglicherweise gar nicht bemerkt, weil die Maschine weiterläuft. Ab diesem Zeitpunkt werden die Flanken beschädigt, und Sprünge treten leichter auf, bis der Riemen schließlich ganz reißt.

Eine Maßnahme, die fast nichts kostet und sich auszahlt: Lassen Sie den Monteur am Ende einer normalen Schicht die Riementemperatur mit einem Kontaktfühler messen. Ein durch Spannungsverlust, Fehlausrichtung oder Verschleiß der Riemenrillen überhitzter Antrieb macht sich lange vor einem Riemenausfall bemerkbar. Unsere eigenen Analysen zeigen, dass ein unerklärlicher Temperaturanstieg von 10 °C gegenüber dem Vormonat den meisten frühzeitig erkannten Ausfällen vorausging.

07Fehlersignaturen, in der richtigen Reihenfolge lesen

Wenn ein Riemen zur Überprüfung an uns zurückkommt, betrachten wir den Fehler zunächst von außen nach innen, da der sichtbare Schaden oft die Folge des letzten Ereignisses und nicht die eigentliche Ursache ist. Ein Riemen mit abgerissenen Zähnen hat seine Spannung meist schon Wochen zuvor verloren. Ein Riemen mit verschlissener Rückseite wurde in der Regel heiß, weil die Riemenspannung nicht stimmte. Rückwärts zu gehen, führt am schnellsten zu einer falschen Schlussfolgerung und einem erneuten Ausfall.

Die empfohlene Reihenfolge ist folgende: Beginnen Sie an der Zahnflanke und arbeiten Sie sich über die Trägerplatte, die Kanten, die Riemenscheiben und schließlich den Antriebsrahmen vor. Gleichmäßiger Verschleiß an der Zahnflanke deutet auf normale Belastung und einfach auf Verschleiß hin. Einseitiger Verschleiß deutet auf eine Fehlausrichtung hin. Stärkerer Verschleiß an der Zahnspitze als am Zahnfuß lässt darauf schließen, dass der Riemen zu hoch in den Rillen läuft, was auf Rillenverschleiß oder ein falsches Profil hindeutet. Risse, die am Zahnfuß statt an der Zahnspitze beginnen, deuten auf Überspannung oder Überhitzung hin, nicht auf Überlastung.

Eine polierte, glänzende Rückseite ist ein typisches Anzeichen für unzureichende Riemenspannung – der Riemen rutscht über die Spannrolle und poliert dabei die Oberfläche. Eine rissige Beschichtung auf der Rückseite eines heißen Antriebs bedeutet, dass die Schmiermischung für die jeweilige Temperatur ungeeignet ist, nicht, dass der Riemen defekt ist. Ausfransungen an beiden Seiten deuten auf ein Problem mit der Parallelität oder dem Flansch hin.

Schauen Sie sich dann die Riemenscheiben an. Ein polierter Rand an einem Flansch, eine Rille mit einer sichtbaren Stufe oder ein durch Abrieb verformter Zahn deuten darauf hin, dass der Riemen nicht die Hauptursache war. Wir haben schon Antriebe gesehen, bei denen innerhalb eines Jahres drei Riemen ausgetauscht werden mussten, weil niemand die Rillen vermessen hatte.

08So festlegen, dass die nächste Bestellung übereinstimmt

Ein auf dem Papier korrekt ausgewählter Antrieb versagt dennoch, wenn die zweite Ordnung nicht mit der ersten übereinstimmt. Dokumentieren Sie die vollständige Riemenbezeichnung – Profilfamilie, Teilung, Zähnezahl, Breite, Zahnseitengewebe – zusammen mit der Zähnezahl der Riemenscheibe, dem Achsabstand im eingebauten Zustand und der eingestellten Riemenspannung. Diese Daten gehören in die Maschinendokumentation, nicht in einen Vermerk des Monteurs.

Der Kaufort ist genauso wichtig wie das Produkt selbst. Eine gut standardisierte Spezifikation enthält eine Zeichnungsnummer und eine festgelegte Prüftoleranz, da diese Angaben für den Hersteller über mehrere Produktionsläufe hinweg verbindlich sind. Wenn man denselben Antrieb an sechs Maschinen an drei Standorten nachbildet, sollten die Riemen maßlich austauschbar sein.

Wir beobachten auch, dass Käufer den niedrigsten Preis pro Riemen verfolgen, ohne das Gesamtbild der Ersatzteile zu berücksichtigen – und das rächt sich. Ein Riemen, der 15 Prozent günstiger ist, aber nicht mit dem passenden Riemenscheibensatz erhältlich ist, zwingt einen zur Abhängigkeit von der Geometrie eines einzigen Lieferanten. Es lohnt sich, vor der Bestellung die Impulse der Riemenscheiben zu überprüfen.ZahnriemenDie von Ihnen erworbene Produktreihe kann für mindestens fünf Jahre unterstützt werden. Der globale Markt für industrielle Synchronzahnriemen befindet sich derzeit in einer Phase der Konsolidierung der Profilstandards, und Antriebe mit einem gängigen Profil bieten die zuverlässigste Verfügbarkeit für die Zukunft.

Bewahren Sie schließlich ein Ersatzteil dort auf, wo ein Anschlag teuer ist, und notieren Sie sich den zugehörigen Spannungswert. Ein übereilter Austausch ist in der Regel das Ergebnis eines unter Zeitdruck stehenden Monteurs, der keine Vergleichsnummer hat.

Lassen Sie unsere Ingenieure Ihre Festplatte dimensionieren.

09Häufig gestellte Fragen

Woran erkenne ich, ob meine Produktionslinie überhaupt Synchronriemen benötigt?

Prüfen Sie, ob nachfolgende Prozesse von der genauen Position der Riemenoberfläche oder ihrer Geschwindigkeit relativ zu einer zweiten Welle abhängen. Ist dies der Fall, ist ein formschlüssiger Eingriff erforderlich. Soll das Material den Auslauf lediglich mit der vorgesehenen Fördermenge verlassen, ist ein Reibradantrieb kostengünstiger und weniger fehleranfällig. Bei Geschwindigkeiten unter ca. 0,3 m/s und kurzen Achsabständen mit kleinen Riemenscheiben ist ein Zahnradantrieb die bessere Wahl.

Was passiert, wenn ein Steuertrieb mit zu geringer Spannung läuft?

Drei Dinge nacheinander: Der lose Lauf beginnt zu flattern, die Zähne steigen in den Rillen hoch, und beim Anfahren unter Last kommt es zu einem Zahnsprung. Nach dem ersten Sprung weisen die Flanken Beschädigungen auf, und weitere Sprünge treten leichter auf. Ein Antrieb, der einmal gesprungen ist, wird daher erneut springen. Spannen Sie die Zähne anhand des für Ihre Spannweite vorgegebenen Durchbiegungswerts nach, nicht nach Gefühl, und überprüfen Sie dies nach 8, 24 und 200 Betriebsstunden.

Kann ich einen T10-Riemen durch einen HTD-Riemen ersetzen, ohne die Riemenscheiben zu wechseln?

Nein, nicht zwischen diesen beiden Familien. Die Zähne der T-Serie und der HTD-Serie haben eine unterschiedliche Geometrie und passen nicht korrekt in die Nuten der jeweils anderen. Eine sinnvolle Ausnahme bilden AT- und RPP-Riemenscheiben, die oft maßlich mit HTD-Riemenscheiben gleicher Teilung kompatibel sind und eine Erhöhung des Drehmoments ermöglichen, ohne den Antrieb zu beschädigen.

Warum läuft ein Zahnriemen an einem Flansch entlang?

Die Wellenparallelität ist fast immer die Ursache. Ein Zahnriemen kann sich nicht wie ein Reibriemen auf einer balligen Riemenscheibe ballig ausrichten, da die Rillengeometrie ihn fixiert. Prüfen Sie die beiden Riemenscheibenflächen mit einem Lineal und korrigieren Sie Abweichungen von mehr als etwa 0,5 mm pro 100 mm Achsabstand. Verschleiß an den Flanschen und ein Rundlauffehler der Riemenscheibe sind die zweit- und dritthäufigsten Ursachen und entstehen meist durch einen längeren Betrieb mit falscher Ausrichtung.

Ist ein Gummiriemen über seine gesamte Lebensdauer betrachtet günstiger als ein Synchronriemen?

Bei Anwendungen, die kein festes Übersetzungsverhältnis erfordern, ist dies in der Regel der Fall. Die Anschaffungskosten für einen Zahnriemen mit Rillenscheiben sind zwei- bis dreimal höher, und die Einsparungen über die Lebensdauer gleichen diesen Unterschied nur bei öligen, stark verschmutzten oder staubigen Umgebungsbedingungen aus, wo der Reibungskoeffizient andernfalls unzuverlässig wäre.

Welche Daten sollte ich mit einer Angebotsanfrage senden?

Motorleistung, Drehzahl der Antriebsscheibe, Achsabstand und Wellenbelastungen sowie eine Skizze mit den Positionen der Riemenscheiben und eventueller Umlenkrollen sind erforderlich. Hinzu kommen Umgebungsbedingungen wie Staub, Öl, Reinigungsaufwand und Temperatur sowie der verfügbare Spannweg. Anhand dieser Daten können wir Ihnen sagen, ob ein formschlüssiger oder ein Reibungsantrieb erforderlich ist und, falls formschlüssig, welches Profil, welche Teilung, Breite und Spannung Sie wählen sollten.