Autor: Lily Wang Veröffentlichungszeit: 04.08.2026 Herkunft: Yile-Maschinen
Inhaltsverzeichnis
Eine Förderbandrolle ist keine Standardkomponente. In einem Schüttguttransportsystem, das 3.000 Tonnen Eisenerz oder Kohle pro Stunde bewegt, überträgt die Antriebsscheibe Hunderte Kilowatt Leistung über eine Welle, die kombinierten Biegemomenten von mehr als 500 kN·m und Riemenspannungen von 200–500 kN auf jeder Seite ausgesetzt sein kann. Eine Welle, die um einen Standarddurchmesser zu klein ist – oder eine Verzögerungsauswahl, die ein Durchrutschen des Bandes unter nassen Bedingungen ermöglicht – führt direkt zu einem Förderbandstillstand, der Tausende von Dollar pro Stunde an Produktionsausfällen kostet. Dennoch werden Fördertrommeln routinemäßig nur anhand der Riemenbreite spezifiziert, ohne die tatsächlichen Wellenspannungen zu berechnen, ohne die Durchbiegung an den Lagersitzen zu überprüfen und ohne den Belagtyp an die tatsächlichen Betriebsbedingungen anzupassen.
Dieser Leitfaden bietet den vollständigen technischen Rahmen für die Auswahl und Spezifikation von Förderscheiben – er deckt Riemenscheibentypen und ihre Funktionen, den neunstufigen Auswahlprozess von der Laufbahnlänge bis zum Belagtyp, die Wellenkonstruktionsmethodik für kombinierte Biegung und Torsion, die Auswahl des Kronenprofils und die Fehlerarten ab, die sich aus Unterspezifikation oder falscher Belagbildung ergeben. Es richtet sich an Fördertechniker, Wartungsingenieure und Beschaffungsmanager, die neue oder Ersatzrollen für Fördersysteme für schweres Schüttgut spezifizieren müssen.
Ein Bandfördersystem verwendet mehrere Riemenscheibentypen, die jeweils für eine bestimmte Funktion ausgelegt sind und unterschiedlichen Belastungsbedingungen ausgesetzt sind. Die Angabe des richtigen Riemenscheibentyps für jede Position ist der erste Schritt bei der Riemenscheibenauswahl.
Die Antriebsscheibe ist die primäre Kraftübertragungskomponente des Förderers. Es befindet sich am Auswurfende (Kopf) des Förderers und wird über eine Wellenkupplung vom Getriebe und Motor des Förderers angetrieben. Die Antriebsscheibe:
Überträgt das Antriebsdrehmoment auf den Riemen durch Reibung zwischen der Riemenscheibenfläche (oder dem Belag) und dem Riemen
Unterstützt die höchsten Riemenspannungen im System – die Spannung auf der straffen Seite (
) und Leerlaufspannung (
) wirken beide gleichzeitig auf die Welle der Antriebsscheibe
Ist es am wahrscheinlichsten, dass die Riemenscheibe durchrutscht, wenn der Reibungskoeffizient zwischen Belag und Riemen unzureichend ist?
Antriebsriemenscheiben sind immer verzögert – blanke Stahlriemenscheiben haben einen unzureichenden Reibungskoeffizienten (μ ≈ 0,35 trocken, ≈ 0,05 nass), um die erforderliche Antriebskraft ohne Schlupf zu übertragen. Gummibeläge erhöhen μ auf 0,40–0,45 (trocken) und 0,35 (nass); Keramikbeläge erhöhen μ auf 0,45–0,50 (trocken) und 0,40–0,45 (nass).
Die Umlenkrolle befindet sich am Beladeende des Förderers. Es leitet das Band vom Rücklauftrum zurück zum Tragtrum. Die Umlenkrolle:
Trägt geringere Riemenspannungen als die Antriebsriemenscheibe (normalerweise nur die Spannung auf der Leertrumseite).
zuzüglich der Aufwickelspannung)
Ist dies die erste Riemenscheibe, die das Band nach dem Rücklauf berührt – Materialablagerungen auf der Stirnseite der Umlenktrommel führen zu einer Fehlführung des Riemens und zu ungleichmäßigem Riemenverschleiß
Kann mit einer Gummierung versehen sein, um Materialansammlungen zu verhindern. Flügelumlenkrollen werden zur Selbstreinigung bei Anwendungen mit klebrigen Materialien eingesetzt
Die Aufwickelrolle sorgt für die richtige Riemenspannung im gesamten Fördersystem, indem sie eine kontrollierte Spannkraft bereitstellt. Es befindet sich normalerweise in der Nähe des hinteren Endes des Förderers und ist in einem Gleit- oder Schwerkraftaufnahmerahmen montiert, der es der Riemenscheibe ermöglicht, sich bei der Dehnung des Bandes axial zu bewegen.
Die Aufwickelspannung muss ausreichend sein, um:
Verhindern Sie ein Durchrutschen des Riemens an der Antriebsscheibe unter ungünstigsten Start- und Belastungsbedingungen
Begrenzen Sie den Durchhang des Riemens zwischen den Tragrollen auf den zulässigen Wert (normalerweise 1,5–2,0 % des Rollenabstands).
Sorgen Sie für ausreichend Spannung, damit das Band vertikale Kurven bewältigen kann, ohne von den Umlenkrollen abzuheben
Die Spitzriemenscheibe ist nahe an der Antriebsscheibe positioniert, um den Riemenumschlingungswinkel um die Antriebsscheibe zu vergrößern. Eine Vergrößerung des Umschlingungswinkels erhöht direkt die maximal übertragbare Reibungskraft (und damit die maximale Antriebskraft), ohne die Riemenspannung zu erhöhen.
Die Beziehung zwischen Umschlingungswinkel und maximalem Spannungsverhältnis wird durch die Euler-Eytelwein-Gleichung angegeben:
Wo:
= Spannung auf der straffen Seite (N)
= Leerlaufspannung (N)
= Reibungskoeffizient zwischen Belag und Riemen
= Riemenumschlingungswinkel um die Antriebsscheibe (Bogenmaß)
= Eulersche Zahl (2,718)
Beispiel: Mit Gummibelag (μ = 0,40) und 180° Umschlingung (π Bogenmaß):
Hinzufügen einer Spannrolle, um die Umschlingung auf 220° (3,84 Bogenmaß) zu erhöhen:
Diese Erhöhung des Spannungsverhältnisses um 32 % bedeutet, dass der Förderer bei gleicher Spannung auf der Leertrum 32 % mehr Antriebskraft übertragen kann – oder die gleiche Antriebskraft bei 24 % weniger Aufwickelspannung beibehalten kann.
Umlenkrollen lenken den Bandweg an Zwischenpunkten um – typischerweise am unteren Ende einer vertikalen Kurve oder an einem Förderbandübergabepunkt. Sie tragen nur die Riemenspannungslast (kein Antriebsdrehmoment) und haben normalerweise keine Verzögerung. Kurvenscheiben werden durch die Riemenspannung an der Biegestelle und den Biegewinkel spezifiziert – die Welle muss für die resultierende Kraft aus den beiden Riemenspannungen ausgelegt sein, die am Biegewinkel wirken.
Die Länge der Riemenscheibenfläche muss breiter sein als der Riemen, um sicherzustellen, dass der Riemen die Endscheiben der Riemenscheibe während des normalen Betriebs (einschließlich Spurfehler) nicht berührt. Die Standardregel lautet:
Bei Riemen mit einer Breite über 1.200 mm 75 mm pro Seite hinzufügen (insgesamt 150 mm). Für Förderer mit schlechter Bandführung oder hohen Querkräften (Kurvenförderer, Hochgeschwindigkeitsförderer) addieren Sie 100 mm pro Seite.
Standardrichtlinien für die Gesichtslänge:
Riemenbreite (mm) |
Mindestgesichtslänge (mm) |
Hochleistungs-Schlagflächenlänge (mm) |
500 |
600 |
650 |
650 |
750 |
800 |
800 |
900 |
1.000 |
1.000 |
1.100 |
1.200 |
1.200 |
1.400 |
1.500 |
1.400 |
1.600 |
1.700 |
1.600 |
1.800 |
1.950 |
1.800 |
2.000 |
2.150 |
2.000 |
2.200 |
2.400 |
Die Riemenspannung ist der wichtigste Input für die Konstruktion der Riemenscheibenwelle. Die auf die Riemenscheibenwelle wirkenden Riemenspannungen betragen:
Straffseitige Spannung (
): Die Spannung im Riemen auf der Hochspannungsseite der Antriebsscheibe. Dies ist die Summe aus der wirksamen Spannung (Antriebskraft) und der Leertrumspannung.
Spannung auf der schlaffen Seite (
): Die Spannung im Riemen auf der Niederspannungsseite der Antriebsscheibe. Diese wird durch das Aufnahmesystem bestimmt und muss ausreichend sein, um ein Verrutschen zu verhindern.
Effektive Spannung (
): Die von der Riemenscheibe übertragene Nettoantriebskraft:
Aus den Förderwiderstandskräften errechnet sich die effektive Spannung:
Wo:
= künstlicher Reibungsfaktor (0,017–0,025 für gut gewartete Förderer; typisch 0,020)
= Förderlänge (m)
= 9,81 m/s⊃2;
= Riemenmasse pro Längeneinheit (kg/m)
= Materialmasse pro Längeneinheit (kg/m) =
= rotierende Masse der Tragrollen pro Längeneinheit (kg/m)
= Förderhöhe (m) – positiv für Schrägförderer
Der Mindestscheibendurchmesser wird durch zwei Anforderungen bestimmt:
Biegeermüdung des Riemens: Wenn sich der Riemen um die Riemenscheibe wickelt, wird die Riemenkarkasse gebogen. Wiederholtes Biegen über eine Riemenscheibe mit kleinem Durchmesser ermüdet die Riemenkarkasse. Der minimale Riemenscheibendurchmesser zur Vermeidung von Riemenermüdung wird vom Riemenhersteller auf der Grundlage der Riemenkonstruktion und der Spannungsbewertung angegeben (normalerweise ausgedrückt als PIW – Pfund pro Zoll Riemenbreite).
Wellendurchbiegung: Ein größerer Riemenscheibendurchmesser vergrößert den Abstand zwischen den Riemenkontaktpunkten und den Lagermitten, was das Biegemoment auf die Welle erhöht. Ein größerer Riemenscheibendurchmesser führt jedoch auch zu einer größeren Wellenbohrung, was einen größeren Wellendurchmesser ermöglicht – was das erhöhte Moment mehr als ausgleicht.
CEMA-Richtlinien für den Mindestscheibendurchmesser:
Riemenspannungsbewertung (PIW) |
Mindestdurchmesser der Antriebsscheibe |
Mindestdurchmesser der nicht angetriebenen Riemenscheibe |
Bis zu 100 PIW |
16' (406mm) |
12' (305mm) |
100–200 PIW |
20' (508mm) |
16' (406mm) |
200–350 PIW |
24' (610mm) |
20' (508mm) |
350–500 PIW |
30' (762mm) |
24' (610mm) |
500–750 PIW |
36' (914mm) |
30' (762mm) |
750–1.000 PIW |
42' (1.067 mm) |
36' (914mm) |
Bei Stahlseilriemen (ST-Riemen) mit sehr hohen Spannungswerten (> 1.000 PIW) sind Riemenscheibendurchmesser von 48–60 mm (1.200–1.500 mm) üblich.
Die Nabe verbindet die Endscheibe der Riemenscheibe mit der Welle und überträgt das Antriebsdrehmoment. Zu den Hub-Verbindungsstilen gehören:
Passfederbohrung (gerade oder konisch): Die einfachste und gebräuchlichste; Eine Passfeder überträgt das Drehmoment zwischen Welle und Nabe. Geeignet für mittlere Drehmomente. Die Spannungskonzentration an der Keilnut verringert die Ermüdungsfestigkeit der Welle.
Presssitz (Presssitz): Die Nabe wird mit Presssitz auf die Welle gepresst; Reibung überträgt das Drehmoment. Keine Spannungskonzentration in der Keilnut – bevorzugt für Anwendungen mit hoher Ermüdung.
Taper-Lock/QD-Buchse: Eine geteilte konische Buchse wird mit Schrauben auf der Welle befestigt, wodurch eine Presspassung mit hoher Reibung entsteht. Ermöglicht eine einfache Installation und Demontage ohne Pressausrüstung – bevorzugt für den Austausch vor Ort.
Schlüssellose Verriegelung (Schrumpfscheibe): Eine hydraulische oder mechanische Verriegelung sorgt für einen sehr hohen Presssitz zwischen Nabe und Welle. Wird für höchste Drehmomente verwendet (große Antriebsscheiben bei Hochspannungsförderern).
Zu den Konfigurationen des Riemenscheibengehäuses gehören:
Trommelriemenscheibe (Standard): Zylindrisches Stahlgehäuse, an Endscheiben und Nabe geschweißt. Die gebräuchlichste Konfiguration für alle Riemenscheibentypen.
Flügelriemenscheibe: Offene Flügelkonstruktion ohne durchgehende Schale – der Riemen berührt eine Reihe von Stahlflügeln. Selbstreinigend – Material fällt durch die Lücken zwischen den Flügeln. Wird für Umlenk- und Umlenkrollen bei Anwendungen mit klebrigen oder nassen Materialien verwendet.
Spiraltrommel-Riemenscheibe: Ein Paar Stahlstangen, die spiralförmig um eine Trommel-Riemenscheibe gewickelt sind. Durch die Spiralbewegung wird das Material während der Drehung an die Seiten des Förderers abgegeben – sorgt für eine Reinigungswirkung ohne die Bandvibrationen einer Flügelriemenscheibe.
Die Krone (oder Wölbung) einer Riemenscheibenfläche ist eine leichte Vergrößerung des Durchmessers in der Mitte der Fläche im Vergleich zu den Kanten. Die Krone hilft dabei, den Riemen auf der Riemenscheibe zu zentrieren und verhindert eine Fehlführung des Riemens. Zu den Kronenstilen gehören:
Flache Oberfläche (keine Krone): Wird für breite Bänder (> 1.200 mm) und Stahlseilbänder verwendet – der Riemen ist zu steif, um sich an eine ballige Oberfläche anzupassen, und eine Krone würde zu einer ungleichmäßigen Riemenspannung über die Breite führen.
Trapezförmige Krone: Ein flacher Mittelteil mit konischen Kanten. Der gebräuchlichste Kronentyp für mittelschwere Förderer.
Radiuskrone (Vollkrone): Eine kontinuierliche Kurve vom Rand zur Mitte. Bietet die sanfteste Bandführung und wird bevorzugt für Hochgeschwindigkeitsförderer und Anwendungen, die eine präzise Bandzentrierung erfordern.
Richtlinien zur Kronenhöhe:
Gürtelbreite |
Kronenhöhe (jede Seite) |
Bis zu 600 mm |
3mm |
600–900 mm |
4mm |
900–1.200 mm |
5mm |
1.200–1.500 mm |
6mm |
|
Flaches Gesicht empfohlen |
Unter Belag versteht man die Abdeckung, die auf die Riemenscheibenoberfläche aufgebracht wird, um den Reibungskoeffizienten zwischen Riemenscheibe und Riemen zu erhöhen, den Riemenscheibenmantel vor Verschleiß zu schützen und die Riemenführung zu verbessern. Die Auswahl der Verzögerung ist eine der folgenreichsten Entscheidungen bei der Riemenscheibenspezifikation.
(Eine vollständige Anleitung zur Auswahl der Verzögerungen finden Sie in Teil 3.)
Die Wellenkonstruktion ist die wichtigste technische Berechnung bei der Riemenscheibenspezifikation. Die Welle muss für die kombinierte Wirkung von Biegung (durch Riemenspannungen) und Torsion (durch Antriebsdrehmoment an der Antriebsscheibe) ausgelegt sein.
(Siehe Teil 4 für eine vollständige Wellenkonstruktionsmethodik.)
Zu den abschließenden Überprüfungen gehören:
Schalenspannung unter der Kombination von Riemenspannung und Riemenscheibengewicht
Lagerauswahl und L10-Lebensdauer bei Betriebsgeschwindigkeit und Last
Anforderungen an das dynamische Gleichgewicht (ISO 1940/1 Klasse G6.3 für Standardförderer; G2.5 für Hochgeschwindigkeitsförderer > 5 m/s Bandgeschwindigkeit)
Korrosionsschutzanforderungen für die Betriebsumgebung
Die Reibungskraft, die die Antriebsscheibe auf den Riemen übertragen kann, beträgt:
Diese Kraft muss der effektiven Spannung entsprechen oder diese übersteigen
zum Antrieb des Förderers erforderlich. Wenn der Reibungskoeffizient
zu niedrig ist (z. B. eine Riemenscheibe aus blankem Stahl bei Nässe), rutscht der Riemen auf der Riemenscheibe, was zu einem schnellen Verschleiß sowohl des Riemens als auch der Riemenscheibenoberfläche, Überhitzung und möglichen Riemenschäden führt.
Einfache Gummierung:
Material: Naturkautschuk oder SBR (Styrol-Butadien-Kautschuk), 60–70 Shore A Härte
Dicke: 6–25 mm, je nach Anwendung
Reibungskoeffizient: μ = 0,40–0,45 (trocken); μ = 0,30–0,35 (nass)
Anwendungen: Standard-Antriebsriemenscheiben in trockenen bis mäßig nassen Bedingungen; Umlenkrollen und Umlenkrollen
Vorteile: Geringe Kosten, einfacher Austausch, gute Stoßdämpfung
Einschränkungen: Unzureichende Reibung bei dauerhaft nassen Bedingungen; unterliegen abrasivem Verschleiß durch Materialrücktrag
Gerillter Gummibelag:
Glatter Gummi mit in die Oberfläche eingeschnittenen Rauten- oder Fischgrätenrillen
Die Rillen leiten Wasser von der Kontaktzone zwischen Riemen und Riemenscheibe ab und sorgen so für einen höheren effektiven Reibungskoeffizienten bei Nässe
Reibungskoeffizient: μ = 0,35–0,40 (nass) – deutlich besser als normales Gummi bei Nässe
Standardspezifikation für Antriebsscheiben auf Förderbändern im Freien oder in Nassprozessumgebungen (Kohlenwäschereien, Mineralverarbeitungsanlagen)
Rillenmuster: Am häufigsten kommt die Diamantrille vor; Die Fischgrätenrille sorgt für eine bessere Selbstreinigungswirkung
Keramikbelag:
Keramikfliesen aus Aluminiumoxid (Al₂O₃), typischerweise 92–96 % rein, in eine Gummiunterlage eingegossen
Die Oberfläche der Keramikfliesen bietet einen sehr hohen Reibungskoeffizienten: μ = 0,45–0,50 (trocken); μ = 0,40–0,45 (nass)
Die Keramikfliesen sind extrem hart (Mohs 9) und verschleißfest – Keramikbeläge halten unter abrasiven Bedingungen drei- bis fünfmal länger als Gummibeläge
Anwendungen: Antriebsscheiben auf Hochspannungsförderern, nassen und schlammigen Bedingungen (Eisenerz, Kohle, Mineralsande), Förderbänder mit hohem Materialrücktrag
Einschränkungen: Höhere Kosten als Gummi; Die Keramikfliesen können reißen, wenn die Riemenscheibe starker Stoßbelastung ausgesetzt wird. Nicht empfohlen für Förderer mit häufigen Umkehrungen
Polyurethan-Beschichtung:
Gegossenes oder geformtes Polyurethan, Härte 80–95 Shore A
Hervorragende Abriebfestigkeit – 3–4x besser als Naturkautschuk
Guter Reibungskoeffizient: μ = 0,35–0,45 je nach Rezeptur
Anwendungen: Umlenk- und Umlenkrollen in abrasiven Umgebungen; Antriebsriemenscheiben, bei denen Abriebfestigkeit die Hauptanforderung ist
Vorteile: Sehr lange Lebensdauer bei abrasiven Bedingungen; kann am Riemenscheibengehäuse angegossen werden
Anschweißbelag (Aufpanzerung):
Chromkarbid- oder Wolframkarbid-Aufpanzerung, direkt auf den Riemenscheibenmantel geschweißt
Extrem hohe Verschleißfestigkeit – Einsatz in den abrasivesten Umgebungen (Eisenerz, Hartgestein, abrasive Mineralsande)
Keine Gummirückseite – bietet keine Stoßdämpfung
Nicht für Antriebsriemenscheiben geeignet – die harte Oberfläche sorgt nicht für ausreichende Reibung mit dem Riemen
Anwendung |
Umfeld |
Empfohlene Verzögerung |
Rillenmuster |
Antriebsriemenscheibe – Standard |
Trocken |
Glattgummi, 60–70 Shore A |
Keine oder Diamant |
Antriebsriemenscheibe – im Freien/nass |
Nass/schlammig |
Gerillter Gummi |
Raute oder Fischgrätmuster |
Antriebsriemenscheibe – hohe Spannung |
Nass, hoher Rücktrag |
Keramikfliesen |
Diamantrille im Gummirücken |
Antriebsriemenscheibe – abrasiv |
Trockenes, abrasives Material |
Polyurethan oder Keramik |
Diamant |
Umlenkrolle – klebriges Material |
Nass, klebrig |
Flügelriemenscheibe (keine Verzögerung) |
N / A |
Umlenkrolle – Standard |
Trocken/nass |
Normaler Gummi oder Polyurethan |
Keiner |
Biege-/Stauchriemenscheibe |
Beliebig |
Normaler Gummi (dünn, 6–10 mm) |
Keiner |
Umlenkrolle – Rücktrag |
Nass, klebrig |
Gummischeibe oder Flügel |
N / A |
Die Riemenscheibenwelle ist drei gleichzeitigen Belastungen ausgesetzt:
1. Biegemoment aus Riemenspannungen:
Die beiden Riemenspannungen (
Und
) wirken an den Riemenkontaktpunkten auf die Riemenscheibe. Ihre resultierende Kraft wirkt auf die Welle in der Riemenscheibenmitte:
Für eine Antriebsscheibe mit 180° Umschlingungswinkel (
):
Das Biegemoment am kritischen Abschnitt (typischerweise an der Nabe oder am Lagersitz) beträgt:
Wo
ist der Lagerachsabstand und
ist die Länge der Riemenscheibenfläche.
2. Torsionsmoment aus Antriebsmoment (nur Antriebsscheibe):
Wo
ist die effektive Spannung und
ist der Riemenscheibendurchmesser.
3. Welleneigengewicht (für große Riemenscheiben):
Bei großen Riemenscheiben (Durchmesser > 800 mm, Riemenscheibenlänge > 1.500 mm) fügt das Eigengewicht der Riemenscheibe eine erhebliche Biegekomponente hinzu, die in die Wellenkonstruktion einbezogen werden muss.
Die drei am häufigsten verwendeten Wellenmaterialien für Fördertrommeln sind:
Material |
Standard |
Zulässige Biegespannung |
Zulässige Scherspannung |
Anwendung |
EN3 (070M20) |
BS 970 |
43 MPa |
43 MPa |
Leichte Riemenscheiben ohne Antrieb |
EN8 (080M40) |
BS 970 |
55 MPa |
55 MPa |
Standardbetriebene Antriebs- und Nichtantriebsriemenscheiben |
EN19 (709M40) |
BS 970 |
83 MPa |
83 MPa |
Hochleistungs-Antriebsriemenscheiben, Hochspannungssysteme |
42CrMo (4140) |
DIN/ASTM |
90–100 MPa |
90–100 MPa |
Sehr robuste Riemenscheiben in Bergbauqualität |
Die oben aufgeführten zulässigen Spannungen beinhalten bereits einen Ermüdungssicherheitsfaktor. Der Industriestandard wendet zusätzliche Lastfaktoren an, um dynamische Effekte zu berücksichtigen:
Belastungsfaktor
= 1,5 bis 1,75 (angewendet auf Biegemoment)
Drehmomentfaktor
= 1,25 bis 1,40 (angewendet auf Torsionsmoment)
Die Welle muss drei unabhängige Kriterien erfüllen, wobei der größte resultierende Durchmesser maßgebend ist:
Kriterium 1 – Torsionsbasierter Durchmesser (Guest-Formel):
Wo
ist die zulässige Scherspannung (MPa) und
ist die äquivalente Torsion (N·m).
Kriterium 2 – Biegebasierter Durchmesser (Rankine-Formel):
Wo
ist die zulässige Biegespannung (MPa) und
ist das äquivalente Biegemoment:
Kriterium 3 – Durchbiegungsbasierter Durchmesser:
Die Wellendurchbiegung am Lagersitz darf den zulässigen Grenzwert nicht überschreiten. Die branchenübliche maximal zulässige Durchbiegung beträgt 0,0015 bis 0,0017 Bogenmaß (ungefähr 5–6 Bogenminuten) am Lagersitz:
Wo:
= resultierende Nettoriemenspannung (kN)
= Abstand von Lagermitte zu Nabenmitte (mm)
= Nabenabstand (mm)
= Elastizitätsmodul für Stahl = 206.000 MPa
= zulässige Durchbiegung (Bogenmaß) = 0,0015–0,0017
Der endgültige Schaftdurchmesser ist der größte von
,
, Und
, aufgerundet auf die nächste Standardwellengröße.
Gegeben:
Riemenbreite: 1.200 mm → Bahnlänge: 1.400 mm
Riemenspannungen:
= 180 kN,
= 60 kN
Effektive Spannung:
= 120 kN
Riemenscheibendurchmesser: 630 mm
Umschlingungswinkel: 200° (3,49 rad)
Schaftmaterial: EN19 (σ = 83 MPa, τ = 83 MPa)
Lagermitten: 1.800 mm; Nabenabstand: 1.400 mm
= (1.800 − 1.400)/2 = 200 mm
Belastungsfaktor
= 1,5; Drehmomentfaktor
= 1,25
Schritt 1: Resultierende Riemenspannung
Schritt 2: Biegemoment
Schritt 3: Torsionsmoment
Schritt 4: Äquivalentes Biegemoment
Schritt 5: Biegebasierter Durchmesser
Schritt 6: Durchbiegungsbasierter Durchmesser
Maßgebendes Kriterium: Biegebasierter Durchmesser = 226 mm → Standardwellendurchmesser auswählen: 240 mm (EN19)
Dieses Beispiel zeigt, dass bei Hochspannungs-Antriebsriemenscheiben typischerweise das Biegemoment – und nicht die Durchbiegung – den Wellendurchmesser bestimmt.
Das Riemenscheibengehäuse ist folgenden Belastungen ausgesetzt:
Bandspannung durch den Innendruck, der durch die Riemenspannung entsteht, die sich um die Riemenscheibe legt
Biegespannung aus der Riemenspannungslast, verteilt über die Mantellänge
Schweißspannung an der Endschweißnaht zwischen Scheibe und Gehäuse – die häufigste Fehlerstelle bei Trommelriemenscheiben
Die maximale Ringspannung in der Schale beträgt:
Wo
ist die Wandstärke der Schale (mm).
Für eine Schale aus EN8-Stahl (Streckgrenze 430 MPa) beträgt die zulässige Ringspannung mit einem Sicherheitsfaktor von 3 etwa 143 MPa. Dadurch wird die Mindestwandstärke des Gehäuses für eine bestimmte Riemenspannung und einen bestimmten Riemenscheibendurchmesser festgelegt.
Die Endscheibe überträgt die Riemenlast vom Gehäuse auf die Nabe und Welle. Ausfälle der Endscheibe – typischerweise Risse an der Nabenschweißnaht oder an der Mantelschweißnaht – sind die häufigste strukturelle Fehlerursache bei Trommeltrommeln.
Profilierte Endscheiben (aus einer massiven Stahlplatte gefertigt, wobei die Nabe in die Scheibe integriert ist) eliminieren die Naben-Scheiben-Schweißnaht, die den Hauptfehlerpunkt bei Riemenscheiben mit geschweißten Naben darstellt. Profilierte Endscheiben sind Standard bei Hochspannungs-Riemenscheiben (> 300 kN effektive Spannung) und bei Minen-Riemenscheiben, bei denen es auf Zuverlässigkeit ankommt.
Aussehen: Riemen rutscht beim Anfahren oder bei Spitzenlast auf der Antriebsscheibe; Gummibeläge zeigen schnellen Verschleiß; Die Riemenoberfläche weist Brandspuren auf.
Grundursachen:
Unzureichender Umschlingungswinkel – Riemenumschlingung unter 180° sorgt für unzureichende Reibungskraft
Falsche Beläge – blanker Stahl oder abgenutzte Gummibeläge bei Nässe
Unzureichende Aufwickelspannung –
zu niedrig, um ein Verrutschen unter der Euler-Eytelwein-Gleichung zu verhindern
Überlasteter Förderer – effektive Spannung
die maximal übertragbare Reibungskraft überschreitet
Korrekturmaßnahme:
Fügen Sie eine Riemenscheibe hinzu, um den Umschlingungswinkel auf 200–220° zu erhöhen
Bei nassen Bedingungen durch gerillte Gummi- oder Keramikbeläge ersetzen
Erhöhen Sie die Aufwickelspannung (überprüfen Sie, ob das Aufwickelsystem ordnungsgemäß funktioniert).
Stellen Sie sicher, dass das Förderband nicht überlastet ist – vergleichen Sie die tatsächliche Fördermenge mit der Auslegungskapazität
Aussehen: Vollständiger Bruch der Riemenscheibenwelle, typischerweise an der Nabe oder am Lagersitz. Katastrophaler Ausfall – die Riemenscheibe fällt und der Riemen wird zerstört.
Grundursachen:
Unterdimensionierte Welle: Wellendurchmesser reicht für die tatsächlichen Riemenspannungen nicht aus – die häufigste Ursache bei Ersatzriemenscheiben, bei denen nur die Riemenbreite angegeben wird, ohne dass die tatsächlichen Wellenspannungen berechnet werden
Spannungskonzentration in der Keilnut: Die Keilnut erzeugt eine Spannungskonzentration, die die effektive Ermüdungsfestigkeit der Welle um 30–50 % verringert – Wellen mit Keilnuten müssen einer geringeren zulässigen Spannung ausgesetzt sein als glatte Wellen
Korrosionsermüdung: Korrosionsnarben auf der Wellenoberfläche führen bei niedrigeren Spannungsniveaus zu Ermüdungsrissen
Korrekturmaßnahme:
Wellendurchmesser nach der Drei-Kriterien-Methode (Torsion, Biegung, Durchbiegung) neu berechnen
Geben Sie für Hochspannungsanwendungen EN19- oder 42CrMo-Wellenmaterial an
Verwenden Sie eine Presspassung oder eine schlüssellose Verriegelungsbaugruppe anstelle einer Keilbohrung, um eine Spannungskonzentration in der Keilnut zu vermeiden
Tragen Sie in nassen Umgebungen einen Korrosionsschutz (Verzinkung, Epoxidbeschichtung) auf die Wellenoberflächen auf
Aussehen: Risse an der Schweißnaht zwischen Endscheibe und Gehäuse oder zwischen Nabe und Endscheibe. Öl- oder Fettaustritt aus dem Lagergehäuse weist darauf hin, dass die Lagerdichtung durch Wellenverbiegung beschädigt wurde.
Grundursachen:
Geschweißte Nabenkonstruktion unter hoher Belastung: Die Naben-Scheiben-Schweißnaht stellt eine ermüdungsanfällige Spannungskonzentration dar – ungeeignet für Hochspannungsanwendungen
Resonanz: Die Riemenscheibe arbeitet mit oder nahe ihrer Eigenfrequenz, was zu verstärkten dynamischen Belastungen an den Schweißnähten führt
Falsches Schweißverfahren: Unzureichende Schweißnahtdurchdringung oder falsche Vorwärmung führen zu einer schwachen Schweißnaht, die bei zyklischer Belastung reißt
Korrekturmaßnahme:
Geben Sie für Riemenscheiben mit einer effektiven Spannung > 200 kN eine profilierte Endscheibenkonstruktion an (Nabe in Scheibe eingearbeitet, keine Nabenschweißung).
Stellen Sie sicher, dass die Betriebsgeschwindigkeit der Riemenscheibe nicht in der Nähe der Eigenfrequenz der Riemenscheibe liegt
Geben Sie für alle strukturellen Schweißnähte vollständig durchgeschweißte Schweißnähte mit Vorwärmung und Wärmebehandlung nach dem Schweißen an
Aussehen: Gummi- oder Keramikbelag löst sich abschnittsweise vom Riemenscheibengehäuse; blanke Stahlhülle freigelegt; Das Durchrutschen des Riemens beginnt.
Grundursachen:
Unzureichende Oberflächenvorbereitung: Der Riemenscheibenmantel wurde vor dem Anbringen der Beläge nicht ordnungsgemäß gestrahlt und grundiert – die Klebeverbindung versagt unter der Scherbeanspruchung der Riementraktion
Materialrücktrag: Zwischen Band und Belag eingeklemmtes Material erzeugt eine Keilkraft, die den Belag zunehmend anhebt
Temperaturwechsel: Bei Außenförderern ermüden Wärmeausdehnungs- und -kontraktionszyklen die Klebeverbindung zwischen der Beläge und der Hülle
Korrekturmaßnahme:
Geben Sie bei Hochspannungs-Antriebsscheiben heißvulkanisierte Beläge (unter Hitze und Druck verklebt) statt kaltverklebter Beläge vor – vulkanisierte Beläge haben eine 3–5-mal bessere Haftfestigkeit
Stellen Sie sicher, dass die Schalenoberfläche unmittelbar vor der Beschichtungsanwendung auf Sa 2,5 (nahezu weißes Metall) gestrahlt wird
Installieren Sie Riemenabstreifer, um den Materialrücktrag auf die Antriebsriemenscheibe zu reduzieren
Aussehen: Geräusche und Vibrationen vom Riemenscheibenlagergehäuse; Anstieg der Lagertemperatur; eventueller Anfall.
Grundursachen:
Übermäßige Wellendurchbiegung: Eine Wellendurchbiegung über den zulässigen Grenzwert hinaus (0,0015–0,0017 rad) führt zu einer Fehlausrichtungsbelastung des Lagers, was die Lebensdauer des Lagers drastisch verkürzt
Eindringen von Verunreinigungen: Staub und Feuchtigkeit umgehen die Lagerdichtung und verunreinigen das Fett
Unzureichende Lagergröße: Die dynamische Tragzahl des Lagers reicht für die tatsächliche Wellenbelastung und die erforderliche L10-Lebensdauer nicht aus
Korrekturmaßnahme:
Stellen Sie sicher, dass die Durchbiegung der Welle am Lagersitz nicht mehr als 0,0015–0,0017 Radiant beträgt – mit tatsächlichen Riemenspannungen neu berechnen
Rüsten Sie Lagergehäusedichtungen für staubige oder nasse Umgebungen auf
Überprüfen Sie, ob die Lebensdauerberechnung des Lagers L10 alle Belastungen berücksichtigt (radial durch Riemenspannungen + axial durch Fehlausrichtung).
Verwenden Sie für Standardanwendungen unter trockenen bis mäßig nassen Bedingungen Gummibeläge (gerillt) – diese sind kostengünstiger und einfacher auszutauschen. Legen Sie eine Keramikbeschichtung fest, wenn: (1) der Förderer kontinuierlich unter nassen oder schlammigen Bedingungen arbeitet (Kohlewäsche, Mineralverarbeitung); (2) die Riemenspannung ist hoch und die Rutschgefahr ist erheblich; (3) Der Materialrücktrag ist schwerwiegend und verschleißt durch die Gummibeschichtung schnell. Keramikbeläge bieten μ = 0,40–0,45 bei nassen Bedingungen gegenüber μ = 0,30–0,35 bei gerilltem Gummi – dieser Unterschied kann die Grenze zwischen zuverlässigem Betrieb und chronischem Riemenschlupf sein.
Für Minen-Antriebsriemenscheiben mit effektiven Spannungen über 150 kN geben Sie Wellenmaterial aus legiertem Stahl EN19 (709M40) oder 42CrMo an. EN19 hat eine zulässige Biegespannung von 83 MPa – fast das Doppelte der 43 MPa von EN3-Weichstahl – was einen kleineren Wellendurchmesser bei gleicher Belastung oder eine viel höhere Sicherheitsmarge bei gleichem Durchmesser ermöglicht. Verwenden Sie bei Hochspannungs-Bergwerksscheiben immer schlüssellose Verriegelungsbaugruppen (Schrumpfscheiben) anstelle von Keilbohrungen – die Spannungskonzentration in der Keilnut reduziert die effektive Ermüdungsfestigkeit um 30–50 %.
Berechnen Sie drei Durchmesser und wählen Sie den größten aus: (1) auf Torsion basierender Durchmesser unter Verwendung der Guest-Formel mit der effektiven Spannung und dem Riemenscheibendurchmesser; (2) biegebasierter Durchmesser unter Verwendung der Rankine-Formel mit dem äquivalenten Biegemoment (einschließlich Lastfaktor).
= 1,5–1,75 und Drehmomentfaktor
= 1,25–1,40); (3) Durchbiegungsbasierter Durchmesser, der sicherstellt, dass die Wellendurchbiegung am Lagersitz 0,0015–0,0017 Radiant nicht überschreitet. Bei Hochspannungs-Antriebsriemenscheiben ist typischerweise der biegeabhängige Durchmesser maßgebend.
Riemenschlupf entsteht, wenn die effektive Spannung (erforderliche Antriebskraft) die maximale Reibungskraft übersteigt, die die Riemenscheibe übertragen kann:
. Korrekturoptionen in der Reihenfolge ihrer Präferenz: (1) Erhöhung des Umschlingungswinkels durch Hinzufügen einer Unterlenkerrolle (am effektivsten); (2) Upgrade der Beläge von einfachem Gummi auf gerillten Gummi oder Keramik (erhöht μ); (3) Erhöhen Sie die Aufwickelspannung (erhöht
). Erhöhen Sie nicht einfach die Spannspannung, ohne die Ursache zu bekämpfen – eine übermäßige Spannspannung erhöht die Biegebelastung der Welle und verringert die Lebensdauer des Lagers.
Die Gummibeschichtung sollte ersetzt werden, wenn die Dicke der Gummibeschichtung durch Abnutzung auf 50 % der Originaldicke gesunken ist (typischerweise 3–5 Jahre bei Standardbetrieb; 1–2 Jahre bei abrasiven Anwendungen). Keramikbeläge sollten ersetzt werden, wenn mehr als 10–15 % der Keramikfliesen Risse aufweisen oder fehlen – eine Riemenscheibe mit fehlenden Fliesen führt zu einer ungleichmäßigen Bandbelastung und einer falschen Bandführung. Untersuchen Sie die Beläge vierteljährlich auf Delaminierung, Rissbildung und Abnutzung. Frühzeitig erkannte Delaminationen können oft durch erneutes Kleben repariert werden. Eine bis zur Schale fortgeschrittene Delamination erfordert eine vollständige Neubeschichtung.
Eine Spannrolle ist speziell dafür konzipiert, die Riemenspannung aufrechtzuerhalten, indem sie sich axial in einem Spannrahmen bewegt (Schwerkraft- oder Schneckenspannrolle). Es muss auf die Aufnahmekraft und die beidseitige Riemenspannung ausgelegt sein. Eine Umlenkrolle leitet den Riemenverlauf lediglich an einer festen Stelle um – sie bewegt sich nicht und sorgt nicht für Spannung. Umlenkrollen tragen nur die Resultierende der beiden Riemenspannungen am Umlenkwinkel und sind in der Regel nicht bremsbeschichtet. Aufwickelriemenscheiben können mit einer Gummierung versehen sein, um Materialansammlungen auf der Riemenscheibenoberfläche zu verhindern.
Yile Machinery entwickelt und fertigt kundenspezifische Förderrollen für Schüttguttransportanwendungen im Bergbau, in der Zement-, Stahl- und Energieerzeugung. Unsere Riemenscheiben sind auf die tatsächlichen Riemenspannungen und Betriebsbedingungen jeder Anwendung ausgelegt und werden nicht nur anhand der Riemenbreite aus einem Standardkatalog ausgewählt.
Unsere Möglichkeiten zur Herstellung von Förderrollen:
Riemenscheibentypen: Antriebs-/Kopfriemenscheiben, Umlenkrollen, Aufwickelrollen, Sumpfrollen, Umlenkrollen, Flügelrollen, Spiraltrommelrollen
Bandbreiten: 500 mm bis 2.400 mm; Sonderbreiten auf Anfrage
Riemenscheibendurchmesser: 300 mm bis 1.500 mm; Riemenscheiben der Sonderklasse bis 2.000 mm
Schalenmaterialien: Baustahl (Q345B / A572 Gr.50); Minentaugliche schwere Mauerkonstruktion
Wellenmaterialien: EN8 (080M40) Standardbetrieb; EN19 (709M40) / 42CrMo für schwere Beanspruchung und Mineneinsatz
Nabenanschlüsse: Passfederbohrung; Taper-Lock / QD-Buchse; Schlüssellose Verriegelung (Schrumpfscheibe)
Belag: Heißvulkanisierter Gummi (glatt und gerillt); Keramikfliesen; Polyurethan; Kaltverklebt für den Austausch vor Ort
Endscheibenkonstruktion: Standard-Schweißnabe; Profilierte Endscheibe (Nabe in Scheibe eingearbeitet) für Hochspannungsanwendungen
Technische Dokumentation: Bericht zur Wellenspannungsberechnung; Berechnung der Lebensdauer des Lagers L10; Überprüfung der Durchbiegung; Zertifikat für dynamische Waage (ISO 1940/1)
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Um ein Angebot zu erhalten, geben Sie Folgendes an:
✅ Riemenscheibentyp (Antrieb / Schwanz / Aufnahme / Snub / Biegung)
✅ Bandbreite (mm) und Bandgeschwindigkeit (m/s)
✅ Riemenspannungen:
Und
(kN) oder Förderkapazität und -länge zur Berechnung
✅ Erforderlicher Riemenscheibendurchmesser und Riemenscheibenlänge (oder Riemenspannungsbewertung PIW)
✅ Belagtyp erforderlich (Gummi/Rillengummi/Keramik/Polyurethan)
✅ Wellenmaterial und Nabenverbindungsart
✅ Umgebungsbedingungen (nass / staubig / korrosiv / Temperaturbereich)
✅ Menge und gewünschter Liefertermin
✅ Vorhandene Riemenscheibenzeichnung oder Typenschilddaten zum Austausch
E-Mail: sales@yilemachinery.com
RFQ einreichen: www.yilemachinery.com/contactus.html
Alle technischen Anfragen werden innerhalb von 24 Stunden beantwortet. Berichte zur Wellenspannungsberechnung liegen jeder Bestellung einer konstruierten Riemenscheibe bei.
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