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Die Auslegung eines Zahnriemens erfolgt wie beim Keilriemen mit der Auswahl eine geeigneten Riementyps, der in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Berechnungsleistung in den nachfolgenden Schaubildern aufgeführt ist. Anschließend wird die Zahnriemenbreite sowie die Zahnriemenlänge bestimmt.

Die Berechung der erforderlichen Zahnriemenbreite ist je nach Profilart unterschiedlich. Für Zahnriemen mit trapezförmigen Profil gilt:

mit dem Zahneingriffsfaktor k_z

Die Anzahl der im Eingriff befindlichen Zähne (kleinste Ganzzahl) berechnet sich aus

Die größte zu übertragende Umfangskraft berechnet sich sinngemäß wie beim Flachriemen nach Gleichung (1). Die spezifische Umfangskraft f_u sowie die Bezugsbreite b_bez sind für die jeweiligen Trapezprofile in Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1: Konstanten für die Berechnung von Zahnriemen mit Trapezprofil [nach VDI 2758]

Profil fu bbez MXL 5,62 6,4 XL 5,68 9,5 L 9,80 25,4 H 28,00 76,2 XH 40,55 101,6 XXH 51,42 127,0 T2,5 4,00 10,0 T5 12,00 50,0 T10 20,00 100,0 T20 43,00 140,0

Tabelle 2: Konstanten für die Berechnung von Zahnriemen mit Trapezprofil [nach VDI 2758]

Profil zgr zbez C1max C1bez C1min C2bez C2min fmin fmax 3 80 51 18,0 16,0 7,8 0,285 0,23 5,0 19,5 5 80 51 34,8 30,5 15,2 0,297 0,24 5,5 32,0 8 40 38 53,5 51,8 24,5 11,100 5,20 27,8 53,0 14 80 37 146,5 107,5 72,5 50,000 34,00 34,3 100,5 20 48 48 207,5 207,0 180,0 72,600 63,00 90,0 158,0

Der Berechnungsgang für Zahnriemen mit kreisbogenförmigem Profil ist aufwendiger gestaltet und in Form eines Flussdiagramms in Bild 4 wiedergegeben. Die für die Berechnung erforderlichen Konstanten sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 3: Standardbreiten für Zahnriemen [nach VDI 2758]

Profil b1 b2 b3 b4 b5 T2.5 4 6 10     T5 6 10 16 25   T10 16 25 32 50   T20 32 50 75 100   MXL 3,2 4,8 6,4     XL 6,4 7,9 9,5     L 12,7 19,1 25,4     H 19,1 25,4 38,1 50,8   XH 50,8 76,2 101,6   76,2 XXH 50,8 76,2 101,6 127,0   3M 6 9 15     5M 9 15 25     8M 20 30 50 85   14M 40 55 85 115 170 20M 115 170 230 290 340

Im Anschluss an die Berechnung der erforderlichen Riemenbreite ist die nächst größere Standardriemenbreite zu wählen (Tabelle 3). Bei einer Überschreitung der maximal möglichen Breite ist die vorgegebene Leistung auf die dann noch zulässige Größe zu korrigieren.

Die Riemenlängen beim Zahnriemenantrieb berechnen sich mit den vorgegebenen geometrischen Abmessungen für den offenen Zahnriementrieb entsprechend Gleichung (13). Zu berücksichtigen ist jedoch, dass die Riemenlänge nicht mehr nur von den geometrischen Gegebenheiten sondern zusätzlich noch von der Zahnteilung abhängig und darüber hinaus genormt ist. Für Zahnriemen sind in Tabelle 4 entsprechende Normalängen für Zahnriemen aufgeführt.

Es muss entsprechend beim offenen Zahnriementrieb der Achsabstand korrigiert werden können, bzw. mit Hilfe der Spannrolle und dem Spannweg muss beim Spannrollentrieb der Ausgleich erfolgen.

Die Riemenlänge für den Spannrollentrieb berechnet sich aus

wo bei die Gleichungen für die einzelnen Riemenabschnitte der folgenden Tabelle entnommen werden können.

Die Riemenvorspannung wird wie beim Flach- und Keilriemen bestimmt.

Tabelle 4: Zähnezahlbereiche für Zahnriemen [nach VDI 2758]

innenliegender Spannrolle innenliegender Spannrolle d1 ≤ d2 d2 > d1 d1 ≤ d2 d2 > d1

t: Teilung
a: Wirklinienabstand

Der Wirkdurchmesser einer Zahnriemenscheibe berechnet sich nach:

und der Außendurchmesser mit dem Wirklinienabstand a (in den Katalogen der Hersteller zufinden) nach:

Tabelle 5: Riemenlängen [nach VDI 2758 und Firmenunterlagen (Flender)]

Profil Zanriemenlänge (Anzahl der Zähne) T2,5 48 127 58 132 64 152 71 168 72 192 73 200 80 240 92 248 98 260 106 312 114 380 116 520 T5 20 56 100 138 188 30 61 101 140 198 33 66 102 144 215 37 68 105 145 220 40 71 109 150 232 43 73 10 153 243 44 78 112 156 263 45 80 115 163 276 49 82 122 168 51 84 124 180 52 91 126 184 54 96 130 185 T10 26 69 97 135 37 70 98 139 41 72 101 140 44 73 108 142 50 75 110 145 53 78 114 146 56 81 115 150 60 84 121 156 61 88 124 63 89 125 66 92 130 68 96 132 T20 63 73                     3M 40 89 190 43 96 2215 48 100 225 50 106 237 53 110 268 56 115 357 60 128 415 65 140 500 70 149 510 75 160 621 81 171 85 179 5M 25 95 180 36 100 187 45 105 196 51 110 210 56 115 220 61 120 227 65 127 240 70 134 270 75 140 374 80 150 470 85 160 90 172 8M 60 180 70 200 75 220 80 225 90 250 100 300 110 350 120 130 140 150 160 14M 69 250 85 275 100 309 115 327 127 135 150 165 175 185 200 225 20M                         MXL 45 155 50 175 55 200 60 225 70 250 75 80 90 100 110 125 140 XL 30 90 35 95 40 100 45 105 50 110 55 115 60 120 65 125 70 130 75 80 85 L 33 98 40 104 50 112 56 120 60 128 64 136 68 144 72 160 76 80 86 92 H 48 120 340 54 126 60 132 66 140 72 150 78 160 84 170 90 180 96 200 102 220 108 250 114 280 XH 58 64 72 80 88 96 112 128 144 160 176 200 XXH 56 64 72 80 96 112 128 144