Tandriemaandrijving

Tandriem en tandriemschijf

Tandriemaandrijving kopen. Hoe kies je het juiste type?

Wat is een tandriemaandrijving en hoe werkt deze overbrenging?

Een tandriemaandrijving is een synchroom aandrijfsysteem. Het vermogen wordt overgebracht tussen twee evenwijdige assen waarop getande riemschijven zijn gemonteerd. Deze zijn met elkaar verbonden door een riem met vertanding die precies op de tandriemschijf past. Er is een vaste verhouding waarbij geen slip kan plaats vinden zoals bij een V-snaar aandrijving. Tandriemen zijn in metrische (millimeters) en imperiale (inches) maatvoering verkrijgbaar.

Wat zijn de kenmerken van een tandriemaandrijving?

  • Slipvrij (synchroon) aandrijfsysteem
  • Verkrijgbaar in veel verschillende uitvoeringen en materialen
  • Geschikt voor hoge vermogens
  • Grote mate van standaardisatie 
  • Vrij van smering
  • Verkrijgbaar met dubbelzijdige vertanding
  • Geen corrosie
  • Zeer efficiënte aandrijving tot 98%
  • Vooral de nieuwe generatie’s geven een hoge lagerbelasting
  • Tandriem is (veelal) niet deelbaar. Hierdoor kan installatie complexer zijn t.o.v. bijvoorbeeld een ketting aandrijving

Waar worden tandriemaandrijvingen toegepast?

  • Kracht transmissie
  • Portalen
  • Verpakkingslijnen
  • Lineaire aandrijvingen
  • Meerpuntsaandrijvingen
  • Meetinstrumenten

Hoe bepaal je de tandvorm van een tandriem?

Er zijn veel verschillende tandriemaandrijvingen op de markt. Een groot deel van de tandvormen zijn gestandaardiseerd. De fabrikanten produceren volgens vast gestelde maten. Hierdoor zijn verschillende merken uitwisselbaar. In detail kan de geometrie afwijken en de materiaal eigenschappen kunnen ook verschillen. Hier vind je een overzicht van de verschillende tandriemen. Bij twijfel kan je op basis van de tandhoogte, tandbreedte, tandsteek en de riemdikte het juiste tandprofiel bepalen. Deze informatie wordt gespecificeerd in de documentatie van de fabrikant. Bekende normen voor tandriemaandrijvingen zijn DIN7721 en ISO5294

Tandriem met trapeziumvormige tand

Trapezium tandprofiel is verkrijgbaar in metrische maatvoering en in inch maten. Deze aandrijving is precies en heeft geen last backlash. Door de geometrie ontstaat er relatief veel spanning op de punten waar de riem en de poelie in elkaar grijpen. Dit kan verhoogde slijtage veroorzaken, vooral bij toepassingen met hoge snelheden. De metrische AT riem is een versterkte variant van het T profiel. Het doorontwikkelde profiel heeft ten opzichte van het T-profiel een verhoogd draagvermogen dankzij een groter tandvolume (verbreedde tand) en versterkte steelcords (trekkoorden). Standaard tandriemschijven zijn vervaardigd uit aluminium.

Trapezium tandvorm
Trapezium tandprofiel

Kenmerken:

  • Nauwkeurig
  • Minder geschikt voor hoge snelheden


Toepassingen:

  • Positioneren
  • Transport toepassingen


Varianten:

  • Metrisch T 2.5 / T5 /  T10 /  T20
  • Metrisch AT5 / AT10 / AT20
  • Inch (Imperial) MXL / XL / L / H / XH / XX
HTD tandprofiel

Tandriem met HTD profiel (ronde tandvorm)

HTD (high torque drive). Het HTD profiel heeft een afgeronde vorm en een diep tandprofiel. Hierdoor wordt de belasting op de tand verminderd en kan de riem hoge krachten overbrengen bij hogere snelheden. Keerzijde is de relatief grote speling. Dit maakt de tandriem minder geschikt voor precisie toepassingen. Standaard tandriemschijven zijn vervaardigd uit staal en zijn ook verkrijgbaar in klembus uitvoering.

HTD profiel
Rond tandprofiel (HTD)

Kenmerken:

  • Relatief grote speling
  • Geschikt voor hoge snelheden
  • Door hoge tandvorm minder kans op verspringen


Toepassingen:

  • Kracht aandrijvingen
  • Liftsystemen


Varianten:

  • 3M 
  • 5M
  • 8M
  • 14M
  • 20M
std tandprofiel

Fabriek afhankelijke tandvorm

Geoptimaliseerde tandprofielen hebben vaak een ontwerp dat eigendom is van een specifieke fabrikant. Ze hebben een verbeterd ontwerp ten opzichte van het HTD profiel. Ze kunnen worden geïdentificeerd door een lagere tanddiepte en een hogere flankhoek dan de ronde HTD tandvorm. Ze zijn ontwikkeld om enkele nadelen van het klassieke ontwerp te verhelpen. De meest opvallende verbeteringen zijn: een lagere speling en een hoger koppel overdracht. Dit komt door een beter tandflankcontact, lagere spanningen op de riemtanden en minder tandvervorming. Deze prestatieverbeteringen – met name een hoger koppel/kracht en verminderde neiging tot ratelen – betekenen dat de aangepaste kromlijnige ontwerpen doorgaans de beste keuze zijn voor toepassingen met hoge acceleraties of wanneer de riem zware lasten verplaatst.

Geoptimaliseerde tandvorm
Geoptimaliseerd tandprofiel

Kenmerken:

  • Relatief kleine speling
  • Geschikt voor hoge belasting icm hoge snelheden
  • Nieuwste generatie riemen geven hoge lagerbelasting


Toepassingen:

  • Aandrijvingen met hoge koppels


Varianten:

  • STD (Super Torque Drive) S8M
  • CTD (Conti Torque Drive) C8M / C14M
  • PCGT (Gates – PowerChain GT) 5M / 8M / 14M
  • PGGT (Gates – PowerGrip GT) 2MR / 3MR / 5MR / 8M / 14M / 20M
  • RPP (Carlisle – Reinforced Parabolic Profile) 5M / 8M / 14M / 20M
  • Overige 3GT / 5GT / 8YU

Materiaal van een tandriem kiezen

Tandriemen worden hoofdzakelijk in twee verschillende materiaalsoorten geproduceerd.

Chloropreen (Neopreen)

Chloropreenrubber ook wel bekend als Neopreen is geschikt voor algemene kracht overbrenging. Lage geluidsproductie en een hoge weerstand tegen vermoeiing. Neopreenmaterialen verdragen blootstelling aan water beter dan polyurethaan, met minder neiging tot zwellen. Neopreen riemen hebben een neiging om na verloop van tijd te verslechteren. Chloropreen is geschikt voor temperaturen tussen -30 en + 100 graden (kan per fabrikant verschillen)

Polyurethaan

Eerste keus bij transportsystemen. Polyurethaan synchrone riemen worden vaak gebruikt in nauwkeurige registratie- of positioneringstoepassingen. Dit vanwege de hoge stijfheid van het materiaal en goede maatvastheid.

De tanden van een polyurethaanriem zijn goed bestand tegen doorbuigen, waardoor PU-tandriemen minder geneigd zijn om te ratelen (verspringen van de tand). Polyurethaanmaterialen zijn ook beter bestand tegen chemicaliën – waaronder sommige zuren en logen – en bieden een betere slijtvastheid dan neopreen. Hierdoor zijn polyurethaanbanden een betere keuze voor toepassingen waar verontreiniging door deeltjes moet worden vermeden, zoals cleanrooms.

Sommige polyurethaan varianten zijn minder geschikt voor toepassingen waarbij de riem wordt blootgesteld aan water. Ze kunnen de neiging hebben om te gaan zwellen, wat de riemspanning nadelig kan verhogen.

Een van de belangrijkste nadelen van synchrone riemen van polyurethaan is hun neiging om meer geluid te produceren dan riemen van neopreen. (Hoewel opgemerkt moet worden dat riemgeluid wordt beïnvloed door verschillende factoren, waaronder riembreedte, riemschijfmateriaal, riemspanning, onnauwkeurige montage en riemsnelheid).

Tandriem meten

Om de juiste riem te bepalen is het van belang te weten wat de tandvorm is. Daarnaast is de tandsteek van belang. Dit is de hart op hart (h.o.h.) maat van de tand. Vaak wordt deze in de boeken aangegeven met de letter p (pitch). Een aantal voorkomende metrische maten zijn 2 / 2,5 / 3 / 5 / 10 / 14 en 20 mm. Deze maat vind je veelal weer terug in de bestelcode. Inch maten worden vaak aangeduid met letters MXL / XL / L / H / XH / XXH. Zodra de steek is bepaald, kan de breedte van de riem worden gemeten. Bij de metrische maten wordt deze aangeduid in mm. Bij niet metrische maten worden inch delen genoteerd. 100 = 1 inch = 25,4 mm. 075 = 0,75 inch = 19,05 mm. 150 = 1,5 inch = 38,1 mm. We hebben nu de tandvorm, tandsteek en de breedte van de riem. Alleen de aantal tanden hoeven nu nog geteld worden. Meten kan ook. Bepaal het aantal tanden door de lengte van de riem te delen door de steekmaat. Hieronder vind je een PU riem van Optibelt met een tandvorm AT, tandsteek 10 mm, lengte 840 mm (84 tanden) met stalen trekkoorden (ST)

Bron: Optibelt

Tandriem monteren

Tandriemen worden gemonteerd op tandriemschijven. De schijven met kleine diameters zijn veelal voorzien van een flens. Hierbij zorgt de flens voor sturing van de tandriem. Tandriemen zijn echter ook leverbaar met een stuursnaar.

Voorspanning van een tandriem bepalen

Om een snaaroverbrenging optimaal te laten functioneren is een bepaalde voorspanning nodig. Met een complexe formule is deze te berekenen. Deze gegevens kun je bij een dealer opvragen, waarna deze met een meter is te controleren. Ook zijn er akoestische meters die op basis van geluidsgolven de juiste voorspanning kunnen bepalen. Tegenwoordig is er zelfs een app beschikbaar zodat je met je smartphone een goede indicatie kunt krijgen. Een exacte uitlijning en juiste riemspanning zijn hierbij van groot belang. Hierdoor worden de levensduur van de riem en riemschijf verlengd, trillingen verminderd en energiekosten teruggedrongen.

De volgende factoren hebben invloed op de riemspanning:

  • Type aandrijfriem
  • Diameter van de riemschijven
  • Hart afstand van de assen
  • Toerental
  • Type belasting (stoten, trillen)
riemspanning meten
Analoge meetgereedschappen

Tandriem als open lengte. Voor welke toepassingen worden deze gebruikt?

Tandriemen zijn ook in een eindige uitvoering (op rol) verkrijgbaar. Deze kunnen bijvoorbeeld worden ingezet bij lineair eenheden. De uiteinden van de riem worden dan met klemplaten op een tafeldeel vastgezet. De tandriem wordt in een profiel opgespannen. De module wordt op het tafeldeel aangedreven. Zo is er een heen en weer (of op en neer) gaande beweging mogelijk is. Dit wordt ook wel omega aandrijving genoemd. Dit zijn modules die van enkele as tot compleet XYZ systeem kunnen worden uitgebouwd.

Tandriemschijf bepalen

Tandriemschijven in de profielen T en AT worden veelal geproduceerd in aluminium. De andere tand types worden standaard geleverd in zwart gefosfateerd staal. Deze laatste zijn ook verkrijgbaar in taperlock uitvoering of andere klembus varianten. De aluminium tandriemschijven worden veelal met een voorboring geleverd. De voorboring wordt niet altijd gespecificeerd door de producent. Het wil dan ook wel eens voorkomen (vaak bij kleine poelies) dat deze groter is dan de benodigde pasboring. Kies dan indien mogelijk voor een ongeboorde (blinde) tandriemschijf.

Spanelementen
Lees meer over as-naaf verbindingen

Trekkracht in een tandtandriem berekenen

Wanneer het draaimoment of uitgaand koppel van de aandrijving bekend is, kan de trekkracht in de tandriem uitgerekend worden. Voor deze belasting geldt onderstaande formule:

Fg = Md2
             r

Hierin is:

Fg = Optredende trekkracht in de tandriem (N)
Md2 = draaimoment (Nm)
r = Straal van tandriemschijf (m)

Let op: Trillingen en/of stotende belastingen hebben invloed op de interne spanning van de riem.

Tandriem berekening

Een juiste berekening van een tandriem overbrenging maken hoeft niet moeilijk te zijn. Verschillende fabrikanten hebben hier namelijk een calculator voor ontwikkeld. Afhankelijk van de ontwikkelaar kunnen de volgende onderdelen van een tandriemoverbrenging inzichtelijk worden gemaakt:

  • Lengte van een tandriem berekenen
  • Tandprofiel selectie
  • Tandriembreedte berekenen
  • Voorspanning van een tandriem berekenen
  • Diameter poelies berekenen 
 

Programma’s om een tandriemaandrijving te berekenen

 

Bedrijfsomstandigheden

Het is belangrijk om te weten wat de bedrijfsomstandigheden zijn van een riemaandrijving. Deze kan namelijk een grote invloed hebben op de prestaties en levensduur. Denk hierbij aan:

Chemische bestendigheid

Stof vezel of abrasive middelen als zand e.d.

Explosie gevaar (ATEX)

Extreme temperaturen (schommelingen)

Inschakelduur aantal starts/stops per uur. Trillingen en/of stotende belastingen hebben invloed op de Service factor

Tandriem merken | fabrikanten | documentatie | PDF downloads

Tandriemschijven merken | fabrikanten | documentatie | PDF downloads

Equivalenten | Cross reference | Interchange

Termen voor tandriemaandrijvingen

  • Getande riemaandrijving
  • Tandriem aandrijving
  • Synchrone riemaandrijving
  • Timing belt
  • tooth belt
  • Zahnriemen

Gerelateerde berichten

Spanelementen

As-naaf verbindingen

platte riem, v-snaren, tandriemen

Riemaandrijvingen

Meer riemaandrijvingen

ronde snaar aandrijving

Rondsnaar aandrijving

v-riem aandrijving

V-snaar aandrijving

Platte riemaandrijving

Vlakke riemaandrijving