Keilriemen Die Wahl des richtigen Keilriemens

Da Anlagen immer länger laufen sollen, müssen auch die einzelnen Komponenten der Anlage mithalten können. Gleichzeitig sollen aber auch die Wartungskosten gering ausfallen. Diese Forderungen gelten auch für die eingesetzten Antriebsriemen.

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Vom Pumpen- bis zum Pulperantrieb, vom Ventilator bis hin zur Verpackungsmaschine – zu finden sind Antriebsriemen überall in der Papier- und Zellstoffindustrie. Dabei besitzen kraftschlüssige Antriebsriemen eine ähnlich lange Tradition wie die Papierindustrie. Allein die industrielle Fertigung kann auf fast 100 Jahre zurückblicken. Kamen zu Beginn noch runde Seile oder flache Ledergurte als Übertragungsmittel zum Einsatz, so haben sich die heutigen Riemen zu Hochleistungsprodukten weiterentwickelt. Allerdings wurde erst Anfang des 20. Jahrhunderts aus den Flachriemen der trapezförmige Keilriemen entwickelt.

Die Hauptfunktion kraftschlüssiger Riementriebe liegt in der Übertragung von Leistung in Form von Drehmoment und Drehzahl. Das Drehmoment des Antriebs wird dabei als Zugkraft von der Antriebs- auf die Abtriebsscheibe übertragen. Hierzu ist eine ausreichend hohe Reibkraft zwischen Scheibe und Riemen erforderlich. Weiterhin muss die aus der Antriebsdrehzahl resultierende und auf den Riemen wirkende Fliehkraft berücksichtigt werden.

Keilriemen benütigen nur eine geringe Vosprannkraft

Beide Kräfte finden sich als Vorspannkraft in den Auslegungen von Riementrieben wieder. Die Vorspannkraft wird bei Riementrieben durch ein Verstellen der Antriebs- bzw. Abtriebsscheibe oder aber durch zusätzliche Spannrollen aufgebracht. Der trapezförmige Querschnitt der Keilriemen sorgt dabei für eine verbesserte Kraftübertragung zwischen Keilrillenscheibe und Keilriemen – die zur Übertragung notwendige Achskraft / Vorspannkraft wird deutlich gegenüber der Achskraft eines Flachriemens verringert.

Ist die im Betrieb vorliegende Vorspannkraft nicht ausreichend, rutscht der Riemen infolge einer zu hohen Last durch. Dieser Effekt tritt zum Beispiel bei der Blockade der Lastmaschine auf. Der schlupfende Riemen ermöglicht dabei einen Schutz von Antriebs- und Lastmaschine, da so die übertragene Leistung begrenzt wird.

Der Schlupf verkürzt die Lebensdauer des Riemens

Der auftretende Schlupf führt allerdings auch zu einer Verkürzung der Riemenlebensdauer. Im zuvor genannten Fall ist dies auch gewollt, da der Maschinenschutz klar im Vordergrund steht. Schlupf sollte jedoch nicht zum Regelfall werden, da neben den auftretenden Übertragungsverlusten auch der frühzeitige Riemenausfall zu erhöhten Kosten führt.

Bei Keilriemen sind ein Vorspannungsverlust und der damit verbundene Schlupf in der Regel nur durch regelmäßiges Warten des Antriebs zu verhindern. Die Ursache dafür ist eine Verlängerung des Keilriemens über seine Laufzeit. Der sich verlängernde Riemen verliert so einen Teil der anfangs eingebrachten Vorspannung.

Bei einigen Antrieben wird die notwendige Vorspannung durch eine federbelastete Spannrolle erzeugt. Der Hebelarm einer derartigen Spannrolle ist beweglich ausgeführt, und die Kraft wird durch eine Feder oder durch einen hydraulischen Zylinder auch bei einer Verlängerung des Riemens aufgebracht.

Keilriemenantriebe müssen regelmäßig gewartet werden

Federbelastete Spannrollen können jedoch aus verschiedenen Gründen (begrenzter Bauraum, keine Nachrüstung möglich etc.) nicht immer eingesetzt werden. Der Regelfall ist daher die regelmäßige Wartung von Keilriemenantrieben.

In den letzten Jahren wurde in nahezu allen Industriezweigen ein verstärktes Augenmerk auf die Möglichkeiten zur Kostenreduzierung bezüglich zu tätigender Neuanschaffungen gelegt. Der Druck, die Anlagen länger zu betreiben, ist allgemein auf geringere Investitionsmöglichkeiten und kleinere Budgets auf Seiten der Anlagenbetreiber zurückzuführen. Die aktuelle wirtschaftliche Lage verstärkt zudem diesen Druck. Das Verlangen nach längeren Anlagenlaufzeiten ist gleichbedeutend mit der Forderung nach höherer Lebensdauer der einzelnen Anlagenelemente.Gleichzeitig müssen aber auch die anfallenden Wartungskosten auf ein Minimum reduziert werden.

Die bislang eingehaltenen Wartungsintervalle und die damit verbundenen Stillstandzeiten dürfen daher zur Sicherstellung der Betriebsdauer nicht verkleinert werden. Diese Anforderungen wirken sich natürlich auch auf die eingesetzten Antriebsriemen aus. Die geforderte Lebensdauer kann dabei nicht allein durch die Verbesserung der Riemen allein erzielt werden.

Die Auswahl des richtigen Riemens entscheidet mit über die Lebensdauer

Bereits die Auswahl des richtigen Riemens (Typ, Profil, Bauart) und die korrekte Antriebsdimensionierung sind die Basis für eine erfolgversprechende Verbesserung der Lebensdauer. Unterstützung hierzu bieten neben dem vorausgesetzten Anlagenwissen auch Berechnungsprogramme wie z. B. das aktuelle Berechnungsprogramm für Keilriemen, Zahnriemen und Rippenbänder von Optibelt – CAP 6. Der Anwender kann hiermit in kürzester Zeit nicht nur verschiedene Antriebe auslegen, sondern erhält auch die optimalen Vorspannwerte für den jeweiligen Antrieb.

Optibelt lässt den Konstrukteur bzw. Wartungsingenieur jedoch nicht allein – sachkundige Ingenieure des Technischen Kundendienstes stehen dem Kunden zur Verfügung, um das optimale Ergebnis für die vorliegende Applikation zu erzielen.

Eine sachgemäß durchgeführte Montage der Antriebsriemen stellt die nächste Stufe zum Erfolg dar – wie lesen Sie in Teil 2 der Serie. (ud)

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