Titel: Ueber die Arbeitsweise der Treibriemen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1903, Band 318 (S. 817–821)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj318/ar318222

Ueber die Arbeitsweise der Treibriemen.

Beim Riemenbetriebe treten Verluste auf, welche zum Teil durch die Arbeitsweise der Treibriemen bedingt und unvermeidlich, zum Teil eine Folge falscher Anordnung und Bemessung oder auch ungeeigneten Materials sind. Diese Verluste, von deren Grösse die Leistungsfähigkeit, der Wirkungsgrad und teilweise auch die Lebensdauer der Riemen abhängen, mögen einer kurzen Betrachtung unterzogen werden.

Die treibende Scheibe erzeugt bei der Drehung infolge der Reibung zwischen Scheibe und Riemen eine Spannung in dem letzteren, welche an der Auflaufstelle a (Fig. 1) am grössten und zwar gleich der Spannung T des ziehenden Trums ist und auf der Scheibe allmählich abnimmt, bis sie an der Ablaufstelle b ihren kleinsten Wert, die im gezogenen Trum herrschende Spannung t erreicht. Auf der getriebenen Scheibe wächst dagegen die Spannung von der Auflaufstelle bis zur Ablaufstelle. Die Differenz T – t ergibt die zu übertragende nutzbare Umfangskraft, welche umso grösser wird, je kleiner die Spannung t des gezogenen Trums ist.

Betrachtet man ein Riementeilchen während seiner Bewegung auf der treibenden Scheibe, so hat dasselbe bei a im höchstgespannten Zustande seine grösste Länge und verkürzt sich allmählich entsprechend der Abnahme der Spannung bis zum Punkte b. Diese Verkürzung hat ein Gleiten auf der Scheibe zur Folge, welches am grössten bei b und an der Auflaufstelle a gleich Null ist. Die Summe aller Längenänderungen der gleichzeitig die Scheibe berührenden Riementeilchen ergibt die gesamte Gleitung, welche auf der treibenden Scheibe entgegen der Drehrichtung derselben stattfindet, sodass also die Scheibe dem Riemen voreilt. Auf der getriebenen Scheibe tritt entsprechend der Zunahme der Spannung eine Dehnung und infolgedessen ein Gleiten des Riemens in der Drehrichtung der Scheibe ein, sodass hier der Riemen der Scheibe vorauseilt.

Die Verteilung der Riemenspannung, sowie der Dehnung und Gleitung der Riementeilchen ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Die gestrichelte Linie zeigt in ihren senkrechten Abständen vom Riemenmittel den Verlauf der Spannungen. Der Umfang der Riemenscheiben ist in gleiche Teile m geteilt, welche auf dem Riemen ebenfalls aufgetragen sind, jedoch in der durch die Spannungsänderung bedingten Verkürzung oder Verlängerung. In dem Augenblick, in welchem das Riementeilchen – auf m1 verkürzt – an der Ablaufstelle b angekommen ist, befindet sich die entsprechende Strecke der Scheibe bereits bei e, ist also dem Riemen um b-e vorgeeilt. Ebenso gleitet der Riemen um die Strecke d-f über die getriebene Scheibe hin.

Diese beiden Bewegungen des Riemens auf den Scheiben ergeben einen Geschwindigkeitsverlust der getriebenen Scheibe gegenüber der treibenden, welcher direkt proportional der Nutzbelastung für die Einheit des Riemenquerschnittes und dem Dehnungskoeffizienten des Riemenmaterialsist, und welcher ausserdem mit wachsendem Scheibendurchmesser zunimmt, da bei gleicher Belastung des Riemens die Dehnung und damit die Gleitung umso grösser wird, je länger der Berührungsbogen ist.

Die Grösse der Gleitung nimmt dagegen ab mit wachsender Riemengeschwindigkeit, da der Riemen bei hohen Geschwindigkeiten auf der Scheibe nicht die Zeit findet, die Verkürzung oder Verlängerung völlig auszuführen; der vollkommene Spannungsausgleich findet dann erst im freien Riemen statt. Grosse Scheiben bewirken also einmal eine Vergrösserung der Gleitung durch Verlängerung des vom Riemen umschlossenen Bogens, andererseits aber wieder eine Verminderung derselben durch Erhöhung der Geschwindigkeit.

Das Gleiten des Riemens auf der Scheibe bedingt einen unmittelbaren Arbeitsverlust dadurch, dass die Reibung zwischen Riemen und Scheibe, welche dem Gleiten entgegenarbeitet, überwunden werden muss, und einen weiteren mittelbaren Verlust durch die Verminderung der Reibung da der Reibungskoeffizient der Bewegung beträchtlich geringer ist, als derjenige der Ruhe.

Textabbildung Bd. 318, S. 817

Der Geschwindigkeitsverlust durch die Riemengleitung infolge der elastischen Dehnungen hat nichts gemein mit dem Verlust durch Rutschen des Riemens infolge ungenügender Reibung.

Die Hauptursache geringer Leistungsfähigkeit der Treibriemen ist die im gezogenen, losen Trum auftretende Spannung.

Während im Zustande der Ruhe im ziehenden und im gezogenen Trum die gleiche Spannung herrscht und demzufolge in beiden eine gleiche Menge des Riemenmaterials sich befindet, wird während der Arbeitsübertragung der ziehende Riemen gedehnt, und das hierdurch frei werdende Riemenmaterial wird über die treibende Scheibe dem losen Trum zugeführt. Die Spannung in diesem nimmt umsomehr ab, je mehr Riemenlänge es auf diese Weise erhält, je grösser also die elastische Dehnung des Riemens ist; sie verliert umgekehrt umsoweniger, je dehnfreier derselbe ist. Das Gleiten des Riemens infolge seiner Elastizität wirkt dieser Verminderung der Spannung t entgegen, indem das über die |818| Scheibe geförderte Riemenmaterial teilweise gleichsam wieder zurücktransportiert wird, und zwar umsomehr, je mehr Zeit der Riemen zu diesem Zusammenziehen hat, je langsamer er also läuft. Es bewirkt also nur die Differenz beider Materialbewegungen eine Verringerung der Spannung im gezogenen Riemen, welche Abnahme umso grösser ist, je geringer die Gleitung im Verhältnis zur Riemengeschwindigkeit ist. Die Spannung t nimmt also mit steigender Geschwindigkeit ab und kann sich dem Wert Null nähern.

Es ist bei der Betrachtung dieser Verhältnisse immer zu berücksichtigen, dass jede der Dehnungen und Verkürzungen eine bestimmte Zeit erfordert, und dass dieselben durch die Grösse der für dieselben verfügbaren Zeit wesentlich beeinflusst werden. Mit der Zeitdauer der Belastung wächst die Gesamtdehnung und auch die bleibende Dehnung des Leders, sodass hohe Geschwindigkeiten, welche einen schnellen Wechsel der Belastung ergeben, für die Beanspruchung der Riemen sehr günstig sind.

Die durch die treibende Scheibe erzeugte Spannung pflanzt sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit im ziehenden Trum bis an die getriebene Scheibe fort, wobei eine entsprechend fortschreitende Dehnung des Riemens erfolgt. Die Geschwindigkeit der Fortpflanzung der Spannung im freien Riemen ist um so kleiner, je grösser die Elastizität desselben ist; sie ist für ein gegebenes Material konstant. Spannung und Dehnung würden mit der im ziehenden Trum vorhandenen Grösse und Geschwindigkeit in das gezogene Ende übergehen, wenn sie nicht auf der getriebenen Scheibe durch die Reibung verzögert würden, welche nur einen Teil der Spannung über die Scheibe hinweg in das lose Trum gelangen lässt und zwar umsoweniger, je grösser die Reibung ist. Diese Spannung wird ferner um so kleiner, je grösser die Riemengeschwindigkeit ist, welche auf der getriebenen Scheibe eine der Fortpflanzung der Spannung entgegengesetzte Richtung hat; sie würde, abgesehen von der durch das Eigengewicht des Riemens erzeugten Spannung, gleich Null sein, wenn die Riemengeschwindigkeit gleich der wirklichen mittleren Fortpflanzungsgeschwindigkeit auf der Scheibe wäre, welche infolge der Verzögerung durch die Reibung geringer ist, als die Geschwindigkeit im freien Riemen. In diesem Falle würde die Spannung an der Auflaufstelle der getriebenen Scheibe gerade Null, es würde also die Gesamtspannung des ziehenden Trums durch die Reibung ausgeglichen und demnach vollständig zum Antrieb nutzbar gemacht: die Leistungsfähigkeit ist in diesem Falle am grössten.

Alle geringeren Riemengeschwindigkeiten bedingen eine Verminderung der Leistungsfähigkeit durch die Spannung des gezogenen Trums, während höhere Geschwindigkeiten eine Steigerung derselben nicht mehr ergeben.

Die Vergrösserung der Scheibendurchmesser bewirkt ebenfalls eine Verringerung der schädlichen Spannung, indem sie einmal grössere Geschwindigkeiten ergibt und ferner durch die längere Anlage des Riemens, also durch die Verlängerung des Weges, auf dem die Fortpflanzung verzögert wird, günstig wirkt. Je länger dieser Weg ist, umsoweniger Spannung kann sich bei der konstanten Fortpflanzungsgeschwindigkeit auf das lose Trum übertragen.

Während die übrigen Arbeitsverluste unabhängig von der Riemengeschwindigkeit sind, ändert sich der durch die Spannung im gezogenen Trum verursachte Verlust im umgekehrten Verhältnis zur Geschwindigkeit. Hierdurch ist eine Erklärung dafür gegeben, dass die Höchstleistung eines Riemens nicht im einfachen Verhältnisse der Geschwindigkeiten, sondern in viel stärkerem Masse wächst, sodass also die Leistungsfähigkeit, die zulässige Nutzbelastung für die Einheit des Querschnittes zunimmt; ebenso steigt dieselbe mit dem Durchmesser der Scheiben.

Otto Gehrkens, Hamburg, hat zuerst hierauf hingewiesen und ist in wiederholten Veröffentlichungen für die Verwendung grösserer Riemengeschwindigkeiten bis 50 m/Sek. und mehr eingetreten, deren Vorteile er an Hand von Versuchen nachweist. Es gelang ihm, mit einem Kernledertreibriemen von 50 mm Breite eine Leistung von 82 PS bei einer Riemengeschwindigkeit von 66,2 m/Sek. zu übertragen, woraus sich eine Nutzleistung von 60 kg/qcm oder von ∞ 53 PS für 1 qcm des Riemenquerschnittes ergibt, da die Dicke des Riemensan der schwächsten Stelle 3,1 mm betrug. Für 1 cm Riemenbreite errechnet sich eine Nutzbelastung von 18,6 kg.1)

Nutzbelastung für 1 cm Riemenbreite in kg.

Durchmesser
der kleinen
Scheibe
mm

Riemengeschwindigkeit in m/Sek.
3 5 10 15 20 25
Einfache Riemen 100
200
500
1000
2000
2
3
5
6
7
2,5
4
7
8,5
10
3
5
8
10
12
3
5,5
9
11
13
3,5
6
10
12
14
3,5
6,5
11
13
15
Doppelte
Riemen
500
1000
2000
8
10
12
9
12
15
10
14
20
11
16
22
12
17
24
13
18
25

Gehrkens hat Werte für die zulässigen spezifischen Belastungen angegeben, welche jetzt ziemlich allgemein benutzt werden, und welche hier in folgender Tabelle wiedergegeben sind. Die Schaulinien der Fig. 2 und 3, denen diese Werte zu Grunde gelegt sind, zeigen der grösseren Deutlichkeit halber nicht die zulässigen Belastungen, sondern die aus diesen berechneten Leistungen für 10 cm Riemenbreite einfacher Riemen in Pferdestärken. Während Fig. 2 den Einfluss der Geschwindigkeiten bei gleichen Scheibendurchmessern erkennen lässt, geht aus Fig. 3 sehr deutlich der schädliche Einfluss kleiner Riemenscheiben hervor, und zwar fällt die Leistung von etwa 0,5 m Durchmesser ab sehr schnell, während sie oberhalb dieser Grenze in geringerem Masse beeinträchtigt wird.

Textabbildung Bd. 318, S. 818
Textabbildung Bd. 318, S. 818

Die Werte gelten für günstige Uebertragungsverhältnisse, |819| bei sorgfältiger Herstellung und Montage der Scheiben, einem Verhältnis der Scheibendurchmesser von etwa 1 : 2, horizontaler oder unter 45° geneigter Lage des oberen, losen Trums und reichlichem Scheibenabstand von > 5 m für breitere Riemen, wobei die Verwendung vorzüglichen Leders Voraussetzung bleibt.

Einen wesentlichen Arbeitsverlust ergibt die beim Auflaufen des Riemens auf die Scheibe zu leistende Biegungsarbeit, welche um so grosser ausfällt, je kleiner die Riemenscheiben, je weniger biegsam das Riemenmaterial und je straffer gespannt der Riemen ist. Zu dieser Arbeit kommt bei balligen Scheiben noch die durch die gewölbte Kranzform bedingte Querbiegungsarbeit hinzu.

In dem die Scheibe umspannenden Teile des Riemens findet eine Dehnung der äusseren und eine Verkürzung der inneren Fasern statt; die hierbei auftretende Verschiebung der Materialfasern gegen einander ist um so kleiner, je mehr sich das Verhältnis dem Werte 1 nähert, und es ist auch der entsprechende Arbeitsverlust um so geringer, je grösser der Scheibendurchmesser und je dünner der Riemen, je geringer also der Längenunterschied der Fleischseite und der Haarseite des Riemens wird.

Ueberaus wertvoll ist auch hier die Elastizität des Riemens, da natürlich ein dünner, elastischer Riemen weit geringere Arbeit für die Abbiegung erfordert als ein steifer und unelastischer. Geringe Dicke und hohe Elastizität sind besonders nötig bei kleinen Scheiben und grossen Geschwindigkeiten. Je langsamer ein Riemen läuft, je mehr Zeit er also zur Ausführung der Formänderungen hat, um so vollkommener wird er diese ausführen und um so inniger sich der Scheibe anschmiegen können. Bei grosser Dicke und geringer Elastizität im Verein mit kleinen Scheiben und hohen Geschwindigkeiten kann der Riemen die Dehnungen nicht vollkommen ausführen, weil hierzu die nötige Zeit fehlt; die Folge ist eine Verminderung der Anlagefläche und der Reibungsgrösse. Wichtig ist es aus den erörterten Gründen, bei kleinen Scheiben und hohen Geschwindigkeiten nicht nur elastische Riemen zu verwenden, sondern auch eine geringe, spezifische Belastung zu wählen, um dem Riemen die Elastizität zu erhalten und denselben mit Rücksicht auf den Biegungswiderstand nicht zu straff zu spannen. Dieser Widerstand ist natürlich um so grösser, je höher die Spannung des zu biegenden Riemens ist, so dass die Spannung im gezogenen Trum auch in dieser Hinsicht von nachteiligem Einfluss ist. Ein besonders grosser Arbeits Verlust ergibt sich, wenn das gespannte Riemenende auf die kleine Scheibe läuft, wie dies beispielsweise im Elektromotorenbetrieb fast ausschliesslich der Fall ist. Hier muss die spezifische Belastung niedrig gehalten, der Riemen also breiter gewählt werden als unter günstigeren Betriebsverhältnissen.

Die Querbiegung des Riemens auf balligen Scheiben ergibt nicht nur eine Vergrösserung des Arbeits Verlustes, sondern vor allem auch eine stärkere und ungleichmässige Beanspruchung und Dehnung der Materialfasern, welche in der Mitte des Riemens, wo ihr Weg grösser ist als an den Seiten, die stärkste Dehnung und also auch die grösste dauernde Deformation erleiden. Diese Verschiedenheit der Beanspruchung ist bei kleinen Scheiben und starker Wölbung sehr beträchtlich, und es liegt hier ausserdem die Gefahr vor, dass der Riemen nicht mehr in der ganzen Breite die Scheibe berührt und durch diese Verminderung der tatsächlichen Anlagefläche und der Adhäsion an Leistungsfähigkeit verliert, weshalb die Scheiben nur sehr schwach gewölbt werden sollen – treibende Scheiben nach Möglichkeit überhaupt nicht. Die Verringerung der Leistungsfähigkeit durch übermässig starke Wölbung der Scheibe tritt vor allem bei hohen Riemengeschwindigkeiten ein, da der Riemen nicht genügend Zeit hat, die zum vollkommenen Anschmiegen an die Scheibe erforderlichen Dehnungen auszuführen.

Die häufige Abbiegung des Riemens hat nicht nur einen Arbeitsverlust, sondern auch eine Verminderung der Elastizität und der Lebensdauer des Riemens zur Folge. Mit Rücksicht auf diese Einflüsse ist zu fordern: Grosse Scheiben, schwache Wölbung (treibende Scheibe nie gewölbt), elastische Riemen von geringer Dicke und niedere spezifische Belastung.

Die besprochenen Verluste durch Gleiten des Riemensauf der Scheibe infolge seiner Elastizität, durch Fortpflanzung der Spannung in das gezogene Trum und durch die Riemenbiegungsarbeit sind durch die Arbeitsweise der Treibriemen bedingt und deshalb unvermeidlich; wohl aber kann durch richtige Anordnung und durch sorgfältige Auswahl des Materials eine bedeutende Verringerung derselben, und damit eine Steigerung der Leistungsfähigkeit und des Wirkungsgrades erzielt werden.

Es kann nun noch ein Gleiten des Riemens infolge ungenügender Reibung auftreten, welches jedoch vermieden werden kann und höchstens – durch besondere Ursachen veranlasst – als vorübergehende Erscheinung auftreten darf. Es ist deshalb, da der Reibungskoeffizient für die gebräuchlichen Materialien des Riemens und der Scheibe festliegt, für eine genügend lange Anlage und eine ausreichende Breite des Riemens, sowie für einen reichlichen Abstand der Scheiben und eine günstige Höhenlage derselben zu einander zu sorgen. Vollkommen verkehrt wäre es dagegen, durch besonders rauhe Scheibenflächen oder gar durch Klebemittel ein Gleiten des Riemens verhindern zu wollen, da ja das Gleiten infolge der Elastizität zum richtigen Ausgleich der Spannung nötig und eine Grundbedingung der richtigen Arbeitsweise des Riemens ist. Es würde lediglich ein grösserer Arbeitsverlust und eine schnellere Zerstörung des Riemens durch das Schleifen auf den rauhen Scheiben erreicht werden. Die Reibung zwischen Riemen und Scheibe kann nur dann vollkommen ausgenutzt werden, wenn die letztere auch tatsächlich auf der ganzen Länge des Umfassungsbogens und auf der ganzen Breite innig vom Riemen berührt wird. Dies wird, wie bereits erwähnt ist, umso weniger der Fall sein, je kleiner die Scheibe, je steifer der Riemen und je höher die Riemengeschwindigkeit ist. Der Biegungswiderstand bedeutet also ausser dem unmittelbaren Verlust durch die zur Biegung erforderliche Arbeit einen mittelbaren Verlust durch die Verminderung der Anlagefläche und damit der Leistungsfähigkeit. Es zeigt sich auch hier wieder der Wert einer grossen Elastizität.

Die vorstehenden Ausführungen lassen sich dahin zusammenfassen: Die beim Riemenbetriebe auftretenden Verluste, welche die Leistungsfähigkeit, den Wirkungsgrad und in letzter Linie auch die Haltbarkeit des Riemens beeinträchtigen, entstehen durch das Gleiten infolge der Elastizität, durch die Spannung im gezogenen Trum und durch die Biegung des Riemens; es können ferner bedeutende zeitweilige Verluste durch das Gleiten des Riemens infolge zu geringer Reibung auftreten. Die für das Gleiten des Riemens aufgewendete Arbeit setzt sich zum Teil in Wärme um und bewirkt zum anderen Teil eine Abnutzung des Riemens und der Scheibe, während die Biegungsarbeit zur Dehnung der Riemenfasern gebraucht wird. Der Verlust durch die im gezogenen Trum auftretende Spannung ist nicht als ein Energieverlust während des Betriebes, sondern vielmehr als ein Verlust an Leistungsfähigkeit anzusehen, da die Nutzspannung, also die tatsächlich übertragene Umfangskraft um die Grösse der schädlichen Spannung geringer gewählt werden muss als die gesamte zulässige Spannung. Sie ergibt ausserdem noch einen Arbeitsverlust, soweit sie durch Vergrösserung der Riemenspannung die übrigen Verlustgrössen beeinflusst.

Die Betrachtung der einzelnen Verluste und ihrer Ursachen ergibt die gemeinsamen Bedingungen für einen möglichst vollkommenen Riemenbetrieb:

grosse Elastizität des Riemens bei geringer Dicke;

grosse Durchmesser der Scheiben, vor allem der treibenden;

geringe Wölbung der getriebenen Scheibe, gerade Form der treibenden;

hohe Riemengeschwindigkeiten;

grosser Scheibenabstand, möglichst horizontale Lage des oberen, losen Trums.

Mit Rücksicht auf die Haltbarkeit und den dauernd guten Lauf, ist noch die Forderung hinzuzufügen: nicht zu hohe spezifische Belastung, damit die Elastizität des Riemens erhalten bleibt.

Der Wert eines Treibriemens beruht weniger auf der hohen Bruchfestigkeit als auf der Elastizität des Materials, der für den Betrieb wertvollsten Eigenschaft, die mit Recht als die eigentliche Lebenskraft des Riemens bezeichnet wird. |820| Die besten Riemen werden aus den Mittelrückenstücken der Ochsenhaut geschnitten, welche im ganzen Querschnitt eine annähernd gleiche Elastizität und Festigkeit besitzen, während die Flankenteile minderwertiges Leder von ungleicher Beschaffenheit ergeben. Professor von Bach stellte durch Versuche fest2), dass „die Elastizität des Leders, vom Bauchteile der Haut nach dem Rücken hin, sehr bedeutend wächst“, und dass die Elastizität des Mittelrückenstückes überall fast genau gleich ist, während sie in den Seitenteilen der Haut nicht nur geringer, sondern auch sehr verschieden ist. Während für die untersuchte Haut der Koeffizient der elastischen Dehnung für die Rückenbahnen bis steigt, beträgt er für die Flankenteile bei gleichem Belastungswechsel, zum Teil nur hierbei ist zu bemerken, dass sich a für Leder je nach der Grösse der Beanspruchung ändert.

Während Bach beispielsweise den Dehnungskoeffizienten eines gebrauchten Lederriemens für die Spannungsgrenzen 7,2 und 21,6 kg/qcm mit angibt, beträgt derselbe für die Grenzen 50,4 und 64,8 kg/qcm nur noch . Dieses Verhalten der Riemen verdient grösste Beachtung bei der Wahl der zulässigen Belastung, da für jeden Treibriemen höchste Elastizität anzustreben ist. Bach weist auch ausdrücklich auf den Einfluss hin, den gerade bei Leder die Zeit auf die Dehnung ausübt, welche nicht nur von der Grösse, sondern auch wesentlich von der Dauer der Belastung abhängt.

Die Dicke des Leders ist am geringsten in der Mitte des Rückens, wo sie etwa 5 mm beträgt, und steigt nach den Seiten auf 8 bis 9 mm. Die Mittelrückenriemen bieten also die vereinigten Vorzüge grosser Elastizität und geringer Dicke.

Die Haltbarkeit eines Riemens ist abhängig von der Materialbeschaffenheit, der Beanspruchung und der Behandlung sowie endlich von etwaigen besonderen durch die Betriebs Verhältnisse bedingten Einflüssen.

Es ist ohne weiteres klar, dass ein sehr elastisches Material den wechselnden Belastungen, den häufigen Abbiegungen und den Stössen besser und dauernder Stand halten kann, als ein zwar festes aber wenig elastisches. Wertvoll ist eine möglichst grosse Gleichmässigkeit des ganzen Querschnittes, da andernfalls infolge der verschiedenen Dehnungen eine dauernde Deformation des Riemens eintreten muss, welche nicht nur unruhigen Lauf und geringe Leistungsfähigkeit, sondern auch eine schnelle Zerstörung desselben zur Folge hat. Uebermässig straffes Spannen des Riemens nimmt ihm seine Elastizität und beeinträchtigt damit gleichzeitig seine Leistungsfähigkeit und seine Haltbarkeit, weshalb es – ganz abgesehen von der schädlichen Belastung der Wellen und Lager – sehr wichtig ist, die Riemen mit richtiger Spannung laufen zu lassen. Die grossen Achsenentfernungen sind hauptsächlich deshalb so vorteilhaft, weil die Riemen nicht durch gewaltsames Anziehen, sondern durch ihr Eigengewicht eine gleichbleibende und zweckentsprechende Spannung erhalten.

Wohl soll jeder Riemen in der Fabrik soweit gestreckt werden, dass er im Betriebe möglichst geringe bleibende Dehnungen zeigt, nicht aber so weit, dass auch keine elastische Dehnung mehr eintritt, der Riemen also vollkommen dehnfrei ist.

Von grossem Einfluss auf die Haltbarkeit ist die Grösse und die Art der Beanspruchung. Während der Arbeit erleidet der Riemen eine doppelte Belastung durch den Riemenzug und durch die Biegung auf den Scheiben. Die grösste Spannung herrscht in den Aussenfasern, in denen die durch den Riemenzug erzeugte Spannung durch die Biegungsspannung vermehrt wird. Der Riemen wird umsomehr beansprucht, je grösser die Gesamtspannung, je kleiner die Scheiben und je dicker das Leder sind, und je öfter der Riemen die Abbiegungerleiden muss. Andererseits ist die Beanspruchung bei hohen Geschwindigkeiten wieder dadurch günstiger, dass die Dehnungen nicht so gross ausfallen wie bei langsam laufenden Riemen, da dieselben nicht nur von der Grösse, sondern auch von der Dauer der Belastung abhängen.

Das Gleiten infolge der Elastizität und weit mehr noch etwaiges Schleifen infolge ungenügender Reibung haben eine Abnutzung der Laufseite und also eine allmähliche Zerstörung der Fasern zur Folge.

Die Lebensdauer der Treibriemen kann auch durch besondere Betriebs Verhältnisse nachteilig beeinflusst werden, und zwar sind hier in erster Linie Feuchtigkeit, Hitze und Staub, sowie auch Säuregase zu nennen, welche die Elastizität des Riemens vernichten und ihn mürbe und brüchig machen. Die beste Riemenpflege, welche die schädlichen Einflüsse, wenn dieselben einmal nicht fernzuhalten sind, wenigstens verzögern kann, ist eine sorgfältige Reinigung der Riemen. Das Bestreichen derselben mit Riemenwachs oder Leim sollte – vor allem bei raschlaufenden Riemen – grundsätzlich vermieden werden oder doch nur im Notfalle zur Verhütung einer Betriebsstörung Anwendung finden, weil es grossen Energieverlust und sehr störendes, knisterndes Geräusch verursacht und den Riemen zerstört, indem es ihn hart und brüchig macht. Dagegen empfiehlt es sich, den Riemen von Zeit zu Zeit nach gründlicher Reinigung mit Leinöl oder einem reinen tierischen Fett (Talg) zu tränken, wodurch die Fasern sich zusammenziehen und der Riemen elastisch bleibt. Man kann durch dieses einfache Mittel oft ein Nachspannen des Riemens ersparen und dadurch wesentlich zur Verlängerung der Lebensdauer beitragen.

Es möge noch kurz auf die Frage eingegangen werden, auf welcher Seite der Treibriemen am zweckmässigsten laufen soll, auf der Fleischseite oder auf der Haarseite. In Deutschland ist es allgemein üblich, die Fleischseite die Scheiben berühren zu lassen, und es sprechen in der Tat sehr viele Gründe für diese Arbeitsweise, ohne dass aber die Frage bisher endgiltig und einwandfrei beantwortet wäre. Es soll hier erörtert werden, wie die für die Güte des Riementriebes massgebenden Faktoren durch die Wahl der Laufseite beeinflusst werden.

Nach Versuchen sowie nach den vorliegenden Betriebserfahrungen ist der Reibungskoeffizient für Leder auf Eisen grösser für die Fleischseite als für die Haarseite, die Leistungsfähigkeit des Riemens ist also unter sonst gleichen Verhältnissen grösser bei Anlage der Fleischseite. Conrad Scholz, Hamburg, weist durch einen einfachen Versuch nach, dass die Reibung für die Fleischseite um etwa 30 v. H. grösser ist als für die Haarseite, indem er einen über eine feststehende Scheibe gelegten Riemen an einem Ende mit einem Gewicht von bestimmter Grösse belastet und am anderen Ende solange Gewichte hinzufügt, bis der Riemen auf der Scheibe zu rutschen beginnt. Die Differenz beider Belastungen ergibt die gesamte Reibung zwischen Riemen und Scheibe.

Wenn derartige Versuche auch sehr lehrreich sind und wesentlich zur Kenntnis der Treibriemen beitragen, so darf man andererseits aus denselben nicht direkt auf das Verhalten des Riemens während des Laufes schliessen, da hierbei gegenüber dem Zustande der Ruhe zahlreiche Nebenumstände mitwirken. Die Riementeilchen führen eine ständige Relativbewegung zur Scheibe aus, wodurch der Reibungskoeffizient beeinflusst wird, welcher im allgemeinen für die Bewegung geringer als für den Zustand der Ruhe ist. Der Berechnung der Treibriemen wird allgemein ein Wert 0,25 bis 0,28 zugrunde gelegt. Die Oberfläche des Riemens ändert sich von Punkt zu Punkt infolge der verschiedenen Dehnung und ebenso bei verschiedenen Scheibendurchmessern infolge der mehr oder weniger starken Zusammenziehung der die Scheibe berührenden Fasern; diese Aenderung der Oberfläche wird auch den Reibungskoeffizienten beeinflussen.

Bei grossen Riemengeschwindigkeiten wird die Reibungsgrösse durch die Zentrifugalkraft beeinflusst, welche den Riemen von der Scheibe abzuheben sucht und dadurch die Reibung verringert. Andererseits erleichtert hierdurch die Zentrifugalkraft die elastischen Längenänderungen des Riemens auf der Scheibe, da die Reibung nicht mehr in demselben Masse der Dehnung resp. Verkürzung der Teilchen entgegenwirkt.

|821|

Jedenfalls erscheint der schädliche Einfluss der Zentrifugalkraft nur unbedeutend zu sein.

Da der Reibungskoeffizient von der Wahl der Laufseite abhängig ist, werden auch die Arbeitsverluste durch Gleiten für beide Fälle verschieden sein und zwar grösser für die Fleischseite. Diese Vermehrung des Verlustes wird jedoch dadurch wieder ausgeglichen, dass die Riemenspannung bei grösserer Reibung geringer ausfällt, die Riementeilchen also weniger fest an die Scheibe angepresst werden und demnach zu ihrer Bewegung auf derselben weniger Arbeit erfordern. Dieser Gewinn ist beträchtlich grösser, als der gegenüberstehende Verlust, sodass sich auch hier die Fleischseite als die geeignetere Laufseite erweist.

Es bleibt weiter zu untersuchen, welche Laufseite die geringsten Biegungsverluste ergibt. Die Festigkeit und Elastizität des Leders ist nicht im ganzen Querschnitt von der Fleischseite bis zur Haarseite die gleiche, vielmehr herrscht die grösste Festigkeit etwa ⅓ der Riemendicke von der Fleischseite entfernt, während die Aussenfasern der Haarseite die grösste Elastizität besitzen. Die zu beiden Seiten der Kernschicht, zwischen dieser und den Aussenfasern befindlichen Lagen sind lockerer und von geringer Festigkeit. Dieser Zusammensetzung entsprechend bietet der Riemen einen beträchtlich grösseren Biegungswiderstand, wenn die Haarseite die Scheibe berührt, wie auch durch einen einfachen Versuch gezeigt werden kann, indem der über eine Scheibe gelegte Riemen sowohl bei Anlage der Haarseite, wie auch der Fleischseite, soweit an den Enden belastet wird, bis er die Scheibe vollständig berührt. Die zum Straffspannen des Riemens erforderliche Belastung ist im ersten Falle wesentlich grösser. Der Arbeitsverlustdurch die Riemenbiegung ist demnach geringer bei Verwendung der Fleischseite als Laufseite und gleichzeitig wird der Riemen in diesem Falle mit grösserer Sicherheit eine innige Berührung der Scheibe und damit eine grössere Reibung ergeben.

Es erscheint auch ohne weiteres richtig, die elastischeren Fasern, also diejenigen der Haarseite dorthin zu verlegen, wo die grössten Dehnungen eintreten, und wo demnach an die Elastizität die grössten Anforderungen gestellt werden; dies ist aber an der Aussenseite des Riemens der Fall, da hier die Materialbeanspruchung am grössten ist. Es kommt noch hinzu, dass das Leder sich beim Biegen auf der Scheibe der ursprünglichen Form, in welcher es gewachsen ist, wieder nähert, während es bei Anlage der Haarseite noch in entgegengesetzter Richtung deformiert, also unzweifelhaft mehr angestrengt wird.

Auch für die Haltbarkeit ist das Laufen auf der Fleischseite günstiger, da die Abnutzung durch das fortwährende Gleiten auf der Scheibe infolge der grösseren Widerstandsfähigkeit der Fasern der Fleischseite geringer und die Verteilung der Spannung über den Querschnitt günstiger ist.

Nach dem Gesagten erscheint die Fleischseite zur Laufseite geeigneter als die Haarseite.

Es ist jedoch nicht möglich, die Frage durch theoretische Erwägungen und Schlussfolgerungen zu entscheiden, welche lediglich das Verständnis der Arbeitsweise vermitteln und den Weg für praktische Versuche zeigen können. Ein sehr dankbares Unternehmen wäre es, zur weiteren Aufklärung über den Einfluss der Laufseite Versuche vorzunehmen, welche den wirklichen Betriebs Verhältnissen entsprechen.

F.

|818|

Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure 1900, S. 1509

|820|

Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure 1902, S. 985; C. Bach. Die Elastizität der an verschiedenen Stellen einer Haut entnommenen Treibriemen.

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