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E-Book

Zahnriemengetriebe

Eigenschaften, Normung, Berechnung, Gestaltung

AutorThomas Nagel
VerlagCarl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr2008
Seitenanzahl237 Seiten
ISBN9783446416727
CD zum Buch1
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis39,99 EUR

Zahnriemengetriebe sind heute von Schwerlast- bis zu Mikroantrieben in nahezu allen Bereichen der Antriebstechnik zu finden. Dieses Fachbuch vermittelt einen Überblick zum Stand der Technik sowie zu Trends und zur Normung von Zahnriemengetrieben.

Der Autor beschreibt Aufbau, Werkstoffe, Berechnung, Dimensionierung und Optimierung von Zahnriemengetrieben. Zahlreiche Hinweise zur Gestaltung, zum Betriebsverhalten, wie Übertragungs-, Verschleiß- und Geräuschverhalten sowie zum Wirkungsgrad sind für Entwickler von Zahnriemengetrieben eine unverzichtbare Information. 

Der Autor
Dr.-Ing. Thomas Nagel ist Privatdozent für Feinwerktechnische Konstruktionen an der TU Dresden.

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Leseprobe

10 Geräuschverhalten (S. 179-180)

Das Entwickeln lärm- und schwingungsarmer Antriebe und Maschinen erlangt unter dem Aspekt der stetig steigenden Arbeitsgeschwindigkeiten zunehmende Bedeutung. Mit Zahnriemengetrieben lassen sich nicht nur hohe Umfangsgeschwindigkeiten realisieren, sondern sie weisen aufgrund der verwendeten Elastomere auch dämpfende Eigenschaften auf und sind z.B. gegenüber Kettengetrieben geräuschärmer.

Dennoch erscheinen Maßnahmen zur Reduzierung des Geräuschpegels bzw. zur richtigen Auslegung geräuscharmer Zahnriemengetriebe insbesondere bei höheren Drehzahlen sinnvoll. Messungen zum Geräuschverhalten sind im Allgemeinen technisch aufwendig. Mit einem Mikrofon wird dabei generell der Schalldruckpegel bestimmt, und dieser ist u.a. von der Lage desselben zum Messobjekt abhängig. Somit sind die häufig in Veröffentlichungen vorgestellten Ergebnisse zum abgestrahlten Schalldruckpegel von Getrieben selten mit anderen Ergebnissen vergleichbar.

Um jedoch gemessene Werte vergleichen zu können, ist das Bestimmen des ortsunabhängigen Schalleistungspegels notwendig. Das Hüllflächenverfahren nach /N12/ legt fest, wie aus einer Vielzahl an verschiedenen Orten ermittelter Werte des Schalldruckpegels der Schalleistungspegel bestimmt werden kann. Da dieses Verfahren sehr aufwendig ist, beschränkt man sich aber häufig auf den relativen Vergleich von Ergebnissen des unter exakt den gleichen Bedingungen ermittelten Schalldruckpegels /B29/.

10.1 Geräuschursachen und Einflussgrößen

Die Dissertationen /B21/ und /B23/ sowie eine Reihe von Fachveröffentlichungen, z.B. /A55/ bis /A63/, widmen sich den Ursachen der Geräuschentstehung sowie geeigneter Maßnahmen zur Minderung. Dabei sind die Aussagen teilweise widersprüchlich und Vorschläge nicht immer sinnvoll. Dies kann als Beleg dafür gewertet werden, dass das Thema Geräuschverhalten aufgrund einer Vielzahl wirkender Faktoren problematisch ist.

Gleichzeitig ist deren Einfluss teilweise messtechnisch nicht oder nur aufwendig nachweisbar. In /B23/ sind die widersprüchlichen Aussagen aus bis dahin bekannten Literaturstellen zu den Ursachen der Geräuschentstehung bei Zahnriemengetrieben aufgezeigt. Insbesondere das Aufschlaggeräusch als Folge des Polygoneffekts galt lange Jahre als die pegelbestimmende Geräuschursache. Demzufolge sind in einigen Berichten Maßnahmen zur Reduzierung des Aufschlages vorgesehen, wie z.B. gezielte Unebenheiten der Oberflächen von Riemen oder Scheiben zur Erhöhung der Dämpfung herzustellen oder den Einsatz einer schräggestellten Spannrolle. Dies erscheint nicht nur unter dem Aspekt der verringerten Lebensdauer des Getriebes fragwürdig, sondern in /B23/ wurde auch die jeweilige Unwirksamkeit der Maßnahme nachgewiesen

Inhaltsverzeichnis
Vorwort6
Inhaltsverzeichnis8
1 Systematik und Terminologie der Zahnriemengetriebe12
2 Historische Entwicklung und Trends18
3 Aufbau, Geometrie und Werkstoffe28
3.1 Aufbau, Eigenschaften und hauptgeometrische Getriebeabmessungen28
3.2 Zahnriemen - Profilgeometrien33
3.3 Zahnscheiben - Profilgeometrien und konstruktive Gestaltung40
3.4 Werkstoffe48
3.4.1 Riemen-Elastomere48
3.4.1.1 Gummi-Elastomere50
3.4.1.2 Polyurethan-Elastomere52
3.4.2 Zugstrangwerkstoffe53
3.4.2.1 Glasfasern55
3.4.2.2 Aramidfasern57
3.4.2.3 Stahllitzen58
3.4.3 Beschichtung der Riemenzähne62
3.4.4 Zahnscheiben62
4 Getriebearten64
4.1 Antriebstechnik64
4.2 Lineartechnik67
4.3 Transporttechnik69
4.4 Spannsysteme73
4.4.1 Spannrollen73
4.4.2 Automatische Spannsysteme75
4.4.3 Dehnungsausgleichende Spannplatte77
4.4.4 Spannring78
4.5 Sonderkonstruktionen und -getriebe80
4.5.1 Schrägverzahnung80
4.5.2 Selbstführende Zahnriemen81
4.5.3 Ungleichmäßig übersetzende Zahnriemengetriebe81
4.5.3.1 Ovalradtechnik82
4.5.3.2 Erzeugen von Übersetzungsschwankungen83
4.5.4 Hochübersetzende Zahnriemengetriebe85
4.5.5 Zahnriemenschloss88
4.5.6 Winkelgetriebe89
4.5.7 Medienführende Zahnriemen90
5 Tragfähigkeitsberechnung von Zahnriemengetrieben92
5.1 Grundzüge der allgemeingültigen Berechnung93
5.2 Antriebstechnik (Zweiwellengetriebe)95
5.2.1 Parameteraufbereitung95
5.2.2 Auswahl des Profils97
5.2.3 Grobauslegung102
5.2.4 Nachrechnung105
5.3 Mehrwellengetriebe111
5.4 Lineartechnik113
5.5 Transporttechnik118
6 Vorspannung122
6.1 Aufgabe und Funktion der Vorspannung122
6.2 Einflussparameter127
6.3 Größe der Vorspannkraft130
6.4 Kontrolle der Vorspannung131
7 Wirkungsmechanismus der Kraftübertragung134
7.1 Wellenkraft134
7.2 Belastungsverteilung135
7.3 Federmodelle138
7.4 Strukturmechanische Simulationsmodelle - FEM140
7.5 Simulationsmodelle zur Beschreibung dynamischer Vorgänge149
7.5.1 Einfache Netzwerkmodelle und Mehrkörpersysteme149
7.5.2 Anspruchsvollere Mehrkörpersysteme - MKS152
8 Verschleißverhalten und Lebensdauer156
8.1 Biegewechselfestigkeit des Zugstranges156
8.2 Scherfestigkeit der Riemenverzahnung162
8.3 Abriebfestigkeit der Riemenverzahnung163
8.4 Verschleißerscheinungen und ihre Ursachen166
9 Genauigkeit der Bewegungsübertragung170
9.1 Ursachen von Abweichungen170
9.2 Messverfahren und Messergebnisse173
9.3 Genauigkeitskenngrößen178
10 Geräuschverhalten180
10.1 Geräuschursachen und Einflussgrößen180
10.2 Hinweise zum Aufbau geräuscharmer Getriebe186
10.3 Möglichkeiten der Abschätzung zu erwartender Geräuschpegel188
11 Wirkungsgrad192
11.1 Messverfahren193
11.2 Messergebnisse194
11.3 Hinweise zum Erreichen geringer Leistungsverluste196
12 Fertigung198
12.1 Zahnriemen198
12.2 Zahnscheiben203
12.3 Prüfung von Getrieben205
Anhang 1: Lieferbare Riemenlängen208
Anhang 2: Hinweise zur Softwarenutzung216
Zeichen, Benennungen und Einheiten220
Literaturverzeichnis226
Sachwortverzeichnis234

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