Umschlingungswinkel

Im Folgenden wird ein einstufiger Riementrieb mit zwei Riemenscheiben betrachtet, die von einem gemeinsamen Riemen umschlungen werden. Aufgrund der der wirkenden Haftreibung wird der Riemen über die Antriebsscheibe (treibende Scheibe, grün) in Bewegung gesetzt. Nach demselben Haftreibungsprinzip versetzt der umlaufende Riemen die Abtriebsscheibe (getriebene Scheibe, rot) in Rotation. Die auf diese Weise angetriebe Riemenscheibe setzt im abgebildeten Beispiel eine Seiltrommel in Bewegung die ihrerseits eine Kiste nach oben befördert.

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Interaktive Animation: Umschlingungswinkel

Für die Haftreibungskraft zwischen Riemen und Riemenscheibe hat die Umschlingung der Rollen eine zentrale Bedeutung. Die Stärke dieser Umschlingung wird durch den sogenannten Umschlingungswinkel \(\varphi\) charakterisiert. Als Umschlingungswinkel bezeichnet man den Winkel der zwischen Auflaufen und Ablaufen des Riemens an der Riemenscheibe aufgespannt wird. Je größer der Umschlingungswinkel desto mehr Haftfläche hat der Riemen und umso größer ist die Reibungskraft bzw. die hierdurch übertragbare Kraft.

Die maximale Kraftübertragung wird meist durch die kleinere der beiden Scheiben begrenzt (i.d.R. die Antriebsscheibe), da diese im Vergleich zur größeren Abtriebsscheibe einen geringeren Umschlingungswinkel aufweist. Zudem wirken dort größere Biegespannungen im Riemen. Beachte, dass sich durch die Durchhängung des Leertrums unter Last andere Umschlingungswinkel ergeben als im lastfreien Zustand [betrachte hierzu die oberste Abbildung und fahre mit der Maus über die Abbildung].

Auch die Anordnung der im nächsten Abschnitt näher erläuterten Trume hat Einfluss auf den Umschlingungswinkel. Verläuft das Leertrum oberhalb des Zugtrums dann vergrößert sich der Umschlingungswinkel aufgrund des Durchhangs, während es im umgekehrten Fall zu einer Verringerung des Umschlingungswinswinkels kommt [fahre hierzu mit der Maus über die Abbildung oben und vergleiche die Umschlingung].

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