Rechenweg
Fu = F1 − F2
Nur die Differenz F1 − F2 überträgt Drehmoment; die Summe der Trumkräfte belastet dagegen Welle und Lager.
Ingenieurmäßige Vorbemessung
Riemenzugkraft-Rechner: wirksame Umfangskraft
Nur die Differenz F1 − F2 überträgt Drehmoment; die Summe der Trumkräfte belastet dagegen Welle und Lager.
MINTSI
02
Ergebnis
Zielgröße auswählen und Eingaben berechnen.
Eingaben verstehen
- Wirksame Zugkraft Fu — Tangential nutzbare Kraft zur Übertragung von Drehmoment und Leistung.
- Zugtrumkraft F1 — Kraft im stärker belasteten Riementrum unter Last.
- Losstrumkraft F2 — Verbleibende Kraft im weniger belasteten Riementrum.
Beispiel
1.000 N Zugtrumkraft minus 400 N Losstrumkraft ergeben 600 N wirksame Zugkraft.
Annahmen und Grenzen
Stationärer Betrieb; Trumkräfte am betrachteten Querschnitt. Fliehkraft, Vorspannverfahren und dynamische Lastspitzen werden nicht eigenständig ermittelt.
Riemenzugkraft-Rechner: wirksame Umfangskraft verstehen
Dieser Rechner trennt bei einem Riemenantrieb die nutzbare Umfangskraft von den deutlich höheren Kräften in den beiden freien Riementrumen. Er berechnet Fu aus Zugtrumkraft F1 und Losstrumkraft F2 oder stellt die Beziehung nach einer fehlenden Trumkraft um.
Was beschreibt diese Größe?
Die wirksame Riemenzugkraft Fu ist die Differenz der Trumkräfte: Fu = F1 − F2. Sie greift tangential am Wirkradius der Scheibe an und erzeugt das übertragene Drehmoment. Eine gemeinsame Vorspannung in beiden Trumen erhöht dagegen F1 und F2, ohne deren Differenz im selben Maß zu erhöhen.
Ziehen zwei Personen ein Seil in entgegengesetzte Richtungen mit 1.000 N und 400 N, verbleibt eine resultierende Kraft von 600 N. Beim Riemen entspricht diese Differenz der tangential nutzbaren Kraft; beide Einzelkräfte bleiben dennoch für Welle, Lager und Riemenfestigkeit relevant.
Formel und Variablen
Fu = F1 − F2
Fu = F1 − F2F1 = Fu + F2F2 = F1 − FuP = Fu · vM = Fu · d/2
| Symbol / Eingabe | Bedeutung |
|---|---|
| Wirksame Zugkraft Fu | Tangential nutzbare Kraft zur Übertragung von Drehmoment und Leistung. |
| Zugtrumkraft F1 | Kraft im stärker belasteten Riementrum unter Last. |
| Losstrumkraft F2 | Verbleibende Kraft im weniger belasteten Riementrum. |
Eingaben richtig wählen
F1 bezeichnet die Kraft im stärker belasteten Zugtrum, F2 die Kraft im Losstrum. Beide Werte müssen zum gleichen Betriebszustand, zur gleichen Riemenscheibe und zur gleichen Definition bezüglich Fliehkraft gehören. Im antreibenden Betrieb muss F1 mindestens so groß wie F2 sein.
So benutzt du den Rechner
Wähle Fu als Ziel und trage gemessene oder aus einer Herstellerberechnung bekannte Trumkräfte ein. Soll eine Trumkraft dimensioniert werden, wähle F1 oder F2 und gib die gewünschte wirksame Kraft sowie die andere Trumkraft vor. Prüfe anschließend Reibschluss, zulässige Riemenzugkraft und Lagerlast separat.
Schritt-für-Schritt-Beispiel
Für F1 = 1.000 N und F2 = 400 N folgt Fu = 1.000 − 400 = 600 N. Bei v = 12 m/s entspräche dies P = 7,2 kW; an einer Scheibe mit 200 mm Wirkdurchmesser entstünde M = 60 N·m.
Ergebnis und Einheiten verstehen
600 N sind nicht die maximale Kraft im Riemen, sondern die nutzbare Differenz. Der Riemen muss mindestens F1 tragen, und die Wellenbelastung folgt aus der vektoriellen Kombination beider Trumkräfte. Ein kleines Fu bei großen F1 und F2 weist auf hohe Vorspannung bei geringer Kraftausbeute hin.
Alle Kräfte werden in Newton gerechnet. Leistung folgt in Watt aus Newton mal Meter pro Sekunde; Drehmoment folgt in Newtonmeter aus Newton mal Meter. Trumkräfte dürfen nur miteinander verrechnet werden, wenn sie in derselben Einheit vorliegen.
Wirksame Kraft ist nicht gleich Wellenlast
Fu wirkt tangential und erzeugt Drehmoment. Die Welle spürt dagegen die geometrische Vektorsumme der beiden am Scheibenumfang ziehenden Trumkräfte. Bei nahezu parallelen Trumen ist diese Lagerlast näherungsweise von der Größenordnung F1 + F2 und kann damit weit über Fu liegen.
Typische Anwendungen
Die Größe wird verwendet, um Leistung und Drehmoment eines vorhandenen Riemenantriebs zurückzurechnen, Trumkraftmessungen auszuwerten und nach einer Hersteller-Auslegung zu prüfen, welcher Anteil der Riemenkräfte tatsächlich Arbeit überträgt.
Annahmen, Grenzen und typische Fehler
Die Differenzgleichung ist eine Kraftbilanz, aber noch kein vollständiger Riemennachweis. Sie bestimmt weder den erforderlichen Reibwert noch Vorspannung, Fliehkraft, dynamische Zuschläge, Riemenbreite oder Lebensdauer. Herstellerdaten bleiben für die Auslegung verbindlich.
Typischer Fehler: Nicht F1 + F2 als übertragbare Umfangskraft verwenden. F1 und F2 außerdem nicht mit Stillstands-Vorspannkräften mischen: Betriebskräfte ändern sich unter Drehmoment und Drehzahl. Bei umgekehrter Leistungsrichtung wechseln Zug- und Losstrum ihre Rollen.
Häufige Fragen
Was ist die wirksame Riemenzugkraft?
Die Differenz zwischen Zugtrum- und Losstrumkraft. Nur diese Differenz erzeugt das übertragene Drehmoment.
Ist Fu die maximale Riemenkraft?
Nein. Die größte Riemenkraft ist im Betrieb üblicherweise F1 und kann zusätzlich einen Fliehkraftanteil enthalten.
Wie berechne ich aus Fu die Leistung?
Mit P = Fu·v, wenn die Riemengeschwindigkeit v bekannt ist. Für kW wird das Ergebnis in Watt durch 1.000 geteilt.
Wie berechne ich das Drehmoment?
Mit M = Fu·d/2, wobei d der Wirkdurchmesser der betrachteten Scheibe in Metern ist.
Warum bleibt im Losstrum eine Kraft?
Der Riemen benötigt Vorspannung, damit genügend Anpressung und Reibschluss zur Scheibe vorhanden sind; deshalb wird das Losstrum nicht kraftlos.