Verwendung von Riemenscheiben zur Geschwindigkeitsreduzierung

Riemenscheiben sind einfache Maschinen, die für viele Operationen verwendet werden. Riemenscheibensysteme bestehen aus zwei Riemenscheibenrädern auf einer Welle mit einem sie verbindenden Riemen. Eine Riemenscheibe ist die Antriebsriemenscheibe und die andere ist die angetriebene Riemenscheibe. Riemenscheiben können die Geschwindigkeit ändern, Drehmoment bereitstellen und die Drehrichtung ändern. Die Geschwindigkeitsänderung mit Riemenscheiben erfordert die Änderung des Durchmessers einer Riemenscheibe.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Riemenscheibensysteme bestehen aus zwei Riemenscheibenrädern auf einer Welle, die durch einen Riemen verbunden sind. Diese Räder sind Antriebs- und Abtriebsriemenscheiben. Durch Ändern des Durchmessers der Riemenscheiben kann die Geschwindigkeit geändert werden. Eine kleinere Riemenscheibe, die eine größere Riemenscheibe dreht, führt dazu, dass sich die größere langsamer bewegt, aber mit mehr Wellenkraft.

In einem System mit zwei Riemenscheiben mit unterschiedlich großen Rädern kann man die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den beiden Riemenscheiben berechnen. Das Geschwindigkeitsverhältnis wird ermittelt, indem der Durchmesser der Abtriebsriemenscheibe geteilt durch den Durchmesser der Antriebsriemenscheibe verwendet wird. Bei einer Abtriebsscheibe von 150 mm und einer Antriebsscheibe von 50 mm beträgt das Geschwindigkeitsverhältnis beispielsweise 3. Um die Ausgangsdrehzahl zu ermitteln, muss die Eingangsdrehzahl genommen und durch das Geschwindigkeitsverhältnis dividiert werden. Grundsätzlich wird die Drehzahl der Abtriebsscheibe zur Antriebsdrehzahl für die nächste Stufe, und Sie finden den Mehrscheibenantrieb. Wenn die Eingangsdrehzahl 75 U/min beträgt, entspricht die Ausgangsdrehzahl 75 U/min geteilt durch 3 oder 25 U/min. Das Abtriebsdrehmoment von der Antriebsriemenscheibe zur Abtriebsriemenscheibe wiederum kann durch Multiplizieren des Antriebsdrehmoments mit dem Geschwindigkeitsverhältnis ermittelt werden.

Zwei gleich große Riemenscheiben, die durch einen Riemen verbunden sind, drehen sich bei gleicher Wellenleistung mit der gleichen Geschwindigkeit. Eine kleinere Riemenscheibe, die eine größere Riemenscheibe dreht, führt dazu, dass sich die größere langsamer bewegt, aber mit mehr Wellenkraft. Ein Beispiel wäre ein Lastwagen mit niedrigem Gang, bei dem der Motor schnell dreht, die Räder jedoch langsam drehen, aber bei reduzierter Geschwindigkeit eine beträchtliche Leistung hat. Alternativ führt eine größere Riemenscheibe, die eine kleinere Riemenscheibe dreht, dazu, dass sich die kleinere schneller dreht, aber mit weniger Wellenkraft. Beispielsweise hätte ein Lastwagen mit hohem Gang einen langsamer drehenden Motor, aber schnell drehende Räder, was zu einer höheren Geschwindigkeit des Lastkraftwagens führt. Kupplungen bieten Kontrolle über Lastaufnahme und Geschwindigkeit.

Riemenscheiben werden in Antriebsriemen für verschiedene Maschinen verwendet. Die Riemen selbst können aus synthetischem Material bestehen. Riemenscheiben und Riemen benötigen keine Schmierung, obwohl der Riemen verschleißen oder rutschen kann. Bei einer Schneemaschine besteht eine Kupplung aus zwei Riemenscheiben, die durch einen breiten Riemen verbunden sind, der sehr stark und dennoch flexibel ist. Wenn die Schneemaschine auf eine Last oder einen Widerstand stößt, verlangsamt sich der Motor, die Antriebsriemenscheibe wird abgebremst und spreizt sich. Dann drücken die Federn in der angetriebenen Kupplung zusammen. Dies führt zu einer reduzierten Spurgeschwindigkeit, aber mehr Leistung für die Schneemaschine.

Um die Lüftergeschwindigkeit einzustellen, kann eine verstellbare Riemenscheibe verwendet werden. Verstellbare Riemenscheiben haben zwei konische, verbundene Abschnitte, von denen eine Hälfte auf die andere gedreht ist. Wenn ihr Riemen gegeneinander gedreht wird, wird sie aus der Riemenscheibe gedrückt und die Lüfterdrehzahl wird erhöht. Umgekehrt würde das Verringern der Lüfterdrehzahl ein Auseinanderdrehen der Riemenscheibenhälften und eine Verkürzung der Strecke für den Riemen um sie herum erfordern. Im Wesentlichen wird der Riemenscheibendurchmesser geändert, um die Lüfterdrehzahl und damit den Luftstrom zu reduzieren.

Kraftfahrzeuge verwenden oft einen Synchronriemen für das Motorsteuersystem. Mit zunehmender Drehzahl der Antriebsriemenscheibe steigt auch die Riemenvibrationsfrequenz. Ebenso nimmt die Riemenvibration ab, wenn die Drehzahl der Antriebsscheibe reduziert wird. Die Reduzierung von Vibrationen verbessert die Übertragungsstabilität.

Förderbänder, die im Materialtransport wie im Bergbau verwendet werden, beruhen auf einem Riemenscheibensystem. Damit die Förderbänder sicher und effizient arbeiten, muss ihre Geschwindigkeit kontrolliert werden. Dazu muss die Riemenspannung aufrechterhalten werden, damit der Riemen nicht durchhängt und Reibung erzeugt. Die auf die Antriebsscheiben ausgeübten Antriebskräfte müssen kontrolliert werden, um ein Durchrutschen des Riemens zu verhindern. Der Förderer kann nach einem Spitzenwert der Antriebskraft an der Antriebsscheibe abbremsen. Diese Steuerung verhindert das Verschütten von Material vom Förderer.

Die Demonstration einer einfachen Rolle kann zu Hause mit einem Gummiband und Fadenspulen durchgeführt werden. Das Gummiband repräsentiert den Antriebsriemen und die Spulen repräsentieren die Riemenscheiben. Durch die Verwendung unterschiedlicher Spulengrößen kann man demonstrieren, wie viele Umdrehungen die angetriebene Spule benötigt, um die Antriebsspule zu drehen. Die Spulen demonstrieren den Geschwindigkeitsunterschied der Riemenscheiben.