Zahnriemen gehören zu den Zugstrangantrieben wie Ketten, Keilriemen und Flachriemen. Sie sind von der Optik den Flachriemen sehr ähnlich. Der Flachriemen überträgt die Kraft durch Friktion mit dem dadurch bedingten Schlupf zwischen Rad und Riemen, der Zahnriemen hingegen besitzt Zähne, ähnlich einem Zahnrad, die die Kraft formschlüssig und dadurch synchron übertragen. Daher werden Zahnriemen auch als Synchronriemen bezeichnet.
Es gibt auch beidseitig verzahnte Zahnriemen. Sie werden meist in Mehrachsantrieben eingesetzt um die benötigten Drehrichtungen der Achsen zu erzielen.
Zahnriemen werden vielfach auch als Transportriemen eingesetzt. So werden Mitnehmer an Zahnriemen befestigt um z.B. Kartons in einer Verpackungsmaschine zu positionieren und Taktgenau zu transportieren.
Zahnriemen besitzen im inneren mehrere nebeneinander liegende Zugstränge. Auf der inneren Seite ist die Verzahnung zur synchronen Übertragung des Drehmomentes und auf der gegenüberliegenden Seite ist der Zahnriemenrücken. Die Verzahnung ist oft beschichtet um einen ruhigen und verschleißarmen Lauf des Antriebes zu gewährleisten.
Das Grundmaterial des Zahnriemens besteht aus Elastomer oder Polyurethan, der Zugstrang wird aus auf Zug und Biegung hoch belastbaren Werkstoffen gefertigt.
Der Zugstrang ist das kraftübertragende Element in einem Zahnriemen. Er besteht in den meisten Riemen aus einem dünnen Stahlseil. Dünne verzinkte Filamente werden zu Litzen, mehrere Litzen werden zu einem Stahlseil verdrillt. Ein Standardseil besteht aus sieben Litzen mit je drei Filamenten. Solch ein Seil hat ein 7x3 Aufbau. Bei dem Einsatz von kleinen Umlenkrädern werden in Zahnriemenantrieben die Zugträger an ihre Grenzen beansprucht. Um kleinere Umlenkradien zu ermöglichen werden in solchen Anwendungen Zugstränge mit dünneren Filamenten verwendet. Um wieder in der Summe auf die gleiche Gesamtfestigkeit des Seiles zu gelangen werden mehr Filamente verseilt.
Um einem seitlichen ablaufen des Zahnriemens während des Betriebes entgegenzuwirken, werden die Zugträger paarweise mit entgegen gesetzter Schlagrichtung in einem Zahnriemen eingesetzt.
In Zahnriemen werden neben Stahl noch weitere Materialien eingesetzt. In Anwendungen bei denen die Zahnriemen starken Korosionseinflüssen ausgesetzt sind, werden nicht rostende Stähle verwendet. Dürfen die Zahnriemen keine Metalle enthalten, weil sie durch Metallsuchgeräte geführt werden oder nicht elektrisch leitend sein, wird Kevlar (Aramid) eingesetzt.
Reicht die zu übertragende Leistung in einem vorhandenem Bauraum nicht aus, werden Materialien wie Glascord, Kohlefaser oder Vectran verwendet.
Bei endlosen Zahnriemen darf der Zugstrang an keiner Stelle unterbrochen sein um die Zugkraft der Zugstränge zu erhalten.
Es gibt zwei Herstellungsverfahren die dies gewährleisten.
Autor: Uwe Koerbitz
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