Vorspannkraft
Die Vorspannung hat die Aufgabe, eine Mindestspannkraft im Leertrum zu garantieren, so dass ein störungsfreies Einzahnen in die Abtriebsscheibe gewährleistet ist.
Die Vorspannung sollte generell nur so groß wie nötig eingestellt werden. Dabei ist die notwendige Vorspannkraft der Trume FV von der max. Umfangskraft FU, der Riemenlänge LB (Zähnezahl ZB) und der Antriebskonfiguration abhängig.
Die in der Tabelle angegebenen Empfehlungen beziehen sich auf die Einstellung der Vorspannkraft je Trum.
| Antriebskonfiguration | Vorspannkraft je Trum |
|---|---|
| Zweiwellenantrieb ZB < 60 | Fv = 1/3 Fu |
| Zweiwellenantrieb 60 = ZB < 150 | Fv = 1/2 Fu |
| Zweiwellenantrieb ZB > 150 | Fv = 2/3 Fu |
| Mehrwellenantrieb L Lastrum = L Leertrum | Fv = Fu |
| Mehrwellenantrieb L Lastrum > L Leertrum | Fv > Fu |
| Linearantrieb | Fv = Fu |
Die Seilzugfestigkeit gilt in jedem Fall als obere Grenze für die Trumbelastung. Zu beachten ist, dass insbesondere bei Mehrwellen- und Linearantrieben mit einer Addition von Vorspannkraft und Umfangskraft zur Lasttrumkraft zu rechnen ist.
Einflussgrößen
Steifigkeit des Riemens
Die Reibkräfte beim Zusammenwirken der Verzahnungen (besonders beim Leertrumeingriff) bewirken eine Erhöhung der Trumkräfte, welche den Betrag der Dehnung erhöhen. Dieser Einfluss führt gegebenenfalls dazu, dass die Leertrumverzahnung auf die Abtriebsscheibe aufläuft und gegebenenfalls überspringt.
Da die Dehnung direkt von der Steifigkeit des Riemens abhängig ist, ermöglicht die hohe Steifigkeit der Stahlzugträger eine vergleichsweise geringe Vorspannung.
Umfangskraft
Die Umfangskraft verhält sich proportional zur Dehnung des Lasttrums, d.h. mit einer zur Umfangskraft abgestimmten Vorspannung kann einer zu starken Entspannung des Leertrums entgegengewirkt werden.
Riemenlänge
Die Dehnung der Riemen infolge der wirkenden Umfangskraft und Reibkräfte ist ebenfalls etwa proportional zur Riemenlänge. Die Tendenz des Hochlaufens bzw. des Überspringens wird deshalb wesentlich von der Länge des Riemens beeinflusst. Ein sehr kurzer Zahnriemen wird sich auch bei großen Umfangskräften und daraus resultierenden Reibkräften sehr wenig dehnen, so dass selbst bei kleinen Vorspannkräften keine Gefahr des Hochlaufens oder Überspringens der Verzahnung besteht. Im Gegenteil, bei kurzen Zahnriemen können z.B. Rundlaufabweichungen der Scheiben sehr große Schwankungen der Vorspannung und damit extreme Spitzenwerte verursachen.
Verhältnis der Trumlängen
Besonders bei Mehrwellenantrieben ist oftmals der Lasttrum deutlich länger als der Leertrum. So ergibt sich bereits bei geringer Dehnung des Lasttrums eine sehr ungünstige Entspannung des Leertrums. Die Vorspannkraft des Trums solcher Getriebe sollte deshalb höher als die Umfangskraft sein.
Präzise Bewegungsübertragung
Mit BRECO®, BRECOFLEX® und CONTI® SYNCHROFLEX Polyurethan-Zahnriemen sind im Reversierbetrieb hohe Übertragungsgenauigkeiten erreichbar, wenn Trumvorspannkräfte in der Größe der Umfangskraft gewählt werden.
Folgen falscher Vorspannungseinstellung:
zu geringe Vorspannung
- die Verzahnung des Leertrums läuft hoch bzw. klettert auf die Verzahnung der Abtriebsscheibe
- Flankenverschleiß durch Reibkraft beim Einzahnen
- Gewaltbruch durch Überdehnung beim vollständigen Aufklettern
zu große Vorspannung
- hohe Lagerbelastung der Wellen
- Verminderung der übertragbaren Leistung
- Verschleiß am Riemenzahn
Messung mit Frequenzmessgerät
Mit Hilfe verschiedener Mulco-Riemenspannungs-Messgeräte kann die Eigenfrequenz eines in Schwingung versetzten Riementrums gemessen werden. Aus der ermittelten Eigenfrequenz lässt sich die Vorspannkraft des Trums berechnen:
\[F_V = {4 \cdot m \cdot l_T^2\cdot f^2}\]
Ist die Vorspannkraft vorgegeben, so kann die entsprechende Eigenfrequenz des Trums bestimmt werden:
\[f= {\sqrt{F_V \over 4 \cdot m \cdot l_T^2}}\]
f: Frequenz der Schwingung in Hertz
m: Masse des Riemens je Meter Länge in kg/m
l: schwingungsfähige Trumlänge in m
Fv: Trumkraft in N