So wählen Sie ein Getriebe für industrielle Förderbänder aus

Auswahl eines Getriebes für Industrieförderbänder

Was ist ein Förderbandgetriebe?

Ein Förderbandgetriebe ist ein Antriebselement, das zwischen dem Elektromotor und der Antriebstrommel des Förderbands installiert wird. Es hat die Aufgabe, die Drehzahl des Motors zu reduzieren und das Drehmoment zu erhöhen, um den stabilen Betrieb des Förderbands zu gewährleisten.

In industriellen Fördersystemen arbeiten Motoren oft mit hohen Drehzahlen, zum Beispiel 1.450 U/min bei einem 4-poligen Motor. Die tatsächliche Fördergeschwindigkeit ist jedoch meist deutlich niedriger. Daher ist ein Getriebe erforderlich, um die Ausgangsdrehzahl an die Anforderungen des Materialtransports anzupassen.

Getriebe für Förderbänder werden typischerweise in folgenden Bereichen eingesetzt:

• Leichtgutförderbänder

• Kartonförderbänder

• Lebensmittelförderbänder

• Verpackungsförderbänder

• Logistikförderbänder

• Bergbauförderbänder

• Zementförderbänder

• Schwerlastförderbänder in Fabriken

Abbildung eines Motors und Getriebes an einem Industriefördersystem, die die Funktion der Drehzahlreduzierung und Drehmomenterhöhung für den Förderbandantrieb verdeutlicht.

Warum benötigen Förderbänder ein Getriebe?

Förderbänder benötigen ein Getriebe, da Elektromotoren meist schnell drehen, die direkte Zugkraft jedoch nicht für die tatsächliche Transportgeschwindigkeit geeignet ist. Das Getriebe reduziert die Ausgangsdrehzahl, erhöht das Drehmoment und sorgt für einen stabileren Lauf des Förderbands.

Wird das falsche Getriebe gewählt, können Probleme auftreten wie:

• Zu hohe oder zu niedrige Geschwindigkeit

• Unzureichende Zugkraft für die Last

• Motorüberlastung

• Überhitzung des Getriebes

• Ruckartiges Anlaufen des Förderbands

• Vibrationen an der Antriebstrommel

• Vorzeitiger Verschleiß der Getriebezahnräder

• Stillstand der Produktionslinie für Reparaturen

Bei Industrieförderbändern hilft die richtige Auswahl des Getriebes von Anfang an, das Ausfallrisiko zu minimieren und die Lebensdauer des gesamten Antriebssystems zu erhöhen.

Technische Parameter für die Auswahl eines Förderbandgetriebes

Vor der Auswahl eines Getriebes sollten folgende technische Informationen bereitgestellt werden:

1. Leistung des verwendeten Motors

2. Motordrehzahl, z. B. 1.450 U/min

3. Gewünschte Fördergeschwindigkeit

4. Durchmesser der Antriebstrommel / Umlenktrommel

5. Lastgewicht auf dem Förderband

6. Länge und Breite des Förderbands

7. Neigungswinkel des Förderbands (falls vorhanden)

8. Tägliche Betriebsdauer

9. Häufigkeit von Start/Stopp-Zyklen

10. Lastart: leicht, mittel, schwer, stoßartig

11. Einbauart des Getriebes

12. Betriebsumgebung

13. Anforderungen an den Geräuschpegel

14. Investitionsbudget

15. Anforderungen an Marke oder Herkunft

Fehlen diese Parameter, ist die Auswahl des Getriebes oft nur eine Schätzung und entspricht möglicherweise nicht der tatsächlichen Last.

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Abbildung: Checkliste der Parameter, die bei der Auswahl eines Getriebes für Industrieförderbänder zu berücksichtigen sind, wie Motorleistung, Drehzahl, Übersetzungsverhältnis, Drehmoment und Last.

Berechnung des Übersetzungsverhältnisses für Förderbandgetriebe

Das Übersetzungsverhältnis ist ein entscheidender Parameter bei der Auswahl eines Getriebes. Es gibt an, um welchen Faktor das Getriebe die Motordrehzahl reduziert.

Grundformel:

Übersetzungsverhältnis = Motordrehzahl / Gewünschte Ausgangsdrehzahl

Beispiel:

Ein Motor hat eine Drehzahl von 1.450 U/min. Wenn eine Ausgangsdrehzahl von etwa 72 U/min erforderlich ist, ergibt sich folgendes Übersetzungsverhältnis:

1.450 / 72 ≈ 20

Somit kann ein Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von etwa 1/20 gewählt werden.

Einige gängige Übersetzungsverhältnisse für Förderbänder:

• 1/10: höhere Ausgangsdrehzahl

• 1/20: häufig für viele Förderbänder verwendet

• 1/30: geringere Drehzahl, höheres Drehmoment

• 1/40: geeignet für schwerere Lasten

• 1/50 und höher: für sehr niedrige Drehzahlen oder hohe Drehmomente

Man sollte sich jedoch nicht allein auf das Übersetzungsverhältnis verlassen. Überprüfen Sie zusätzlich das Ausgangsdrehmoment und die Belastbarkeit des Getriebes.

Infografik zur Berechnung des Übersetzungsverhältnisses für Industrieförderbandgetriebe basierend auf einer Motordrehzahl von 1450 U/min und der gewünschten Ausgangsdrehzahl.

Berechnung der Förderbandgeschwindigkeit aus der Ausgangsdrehzahl

Die Förderbandgeschwindigkeit hängt von der Drehzahl der Antriebstrommel und deren Durchmesser ab. Bei einem größeren Trommeldurchmesser führt dieselbe Drehzahl zu einer höheren Förderbandgeschwindigkeit.

Referenzformel:

Förderbandgeschwindigkeit = Trommelumfang x Trommeldrehzahl pro Minute

Dabei gilt:

Trommelumfang = 3,14 x Trommeldurchmesser

Beispiel:

• Trommeldurchmesser: 100 mm = 0,1 m

• Ausgangsdrehzahl des Getriebes: 72 U/min

• Trommelumfang: 3,14 x 0,1 = 0,314 m

• Förderbandgeschwindigkeit: 0,314 x 72 = 22,6 m/min

Bei einem 1.450 U/min Motor, einem Getriebe mit 1/20 Übersetzung und einer 100 mm Trommel beträgt die Förderbandgeschwindigkeit somit etwa 22,6 m/min.

Dies ist die grundlegende Berechnungsmethode zur Überprüfung der Förderbandgeschwindigkeit vor der Auswahl des Getriebes.

Auswahl des Drehmoments für Förderbandgetriebe

Das Drehmoment ist die Rotationskraft am Getriebeausgang. Je schwerer, länger oder steiler das Förderband ist, desto höher muss das erforderliche Drehmoment sein.

Faktoren, die das erforderliche Drehmoment erhöhen:

• Hohe Lastgewichte

• Lange Förderbänder

• Geneigte Förderbänder

• Hohe Reibung

• Häufige Anlaufvorgänge

• Stoßbelastungen

• Klebrige, schwere oder ungleichmäßige Fördergüter

• Staubige, feuchte oder heiße Umgebungsbedingungen

Wenn das Drehmoment nicht ausreicht, kann das Förderband unter Last möglicherweise nicht anlaufen, schwach laufen, der Motor kann überhitzen oder das Getriebe kann vorzeitig verschleißen.

Bei der Auswahl eines Getriebes sollte das zulässige Ausgangsdrehmoment im Katalog geprüft werden, anstatt sich nur auf die Motorleistung zu verlassen.

Welche Getriebeart eignet sich für Förderbänder?

Es gibt verschiedene Getriebetypen, die für Förderbänder eingesetzt werden können. Jeder Typ ist für eine bestimmte Gruppe von Anwendungen geeignet.

1. Schneckengetriebe für Förderbänder

Schneckengetriebe eignen sich für Förderbänder mit leichter bis mittlerer Last, bei denen ein kompaktes Design, eine rechtwinklige Kraftübertragung und ein wirtschaftlicher Preis erforderlich sind.

Vorteile:

• Kompakt, einfach zu montieren

• Wirtschaftlich

• Geeignet für beengte Platzverhältnisse

• Rechtwinklige Kraftübertragung

• Gut geeignet für kleine Förderbänder

Geeignete Anwendungen:

• Kartonförderer

• Leichte Lebensmittelförderbänder

• Verpackungsförderbänder

• Kleine Zuführbänder

• Zusatzgeräte

Schneckengetriebe sollten nicht für sehr schwere Lasten oder bei kontinuierlichem Überlastbetrieb eingesetzt werden, ohne das Drehmoment und die Betriebstemperatur sorgfältig geprüft zu haben.

Abbildung eines Schneckengetriebes, montiert an einem kleinen Förderband, geeignet für Anwendungen mit leichter bis mittlerer Last und begrenztem Bauraum.

2. Stirnradgetriebe für Förderbänder

Stirnradgetriebe eignen sich für industrielle Förderbänder im Dauerbetrieb, die einen hohen Wirkungsgrad, einen ruhigen Lauf und eine lange Lebensdauer erfordern.

Vorteile:

• Hoher Übertragungswirkungsgrad

• Ruhiger Betrieb

• Geringe Vibrationen

• Geeignet für Dauerbetrieb

• Gute Belastbarkeit

• Hohe Lebensdauer bei korrekter Lastwahl

Geeignete Anwendungen:

• Kontinuierliche Produktionsförderbänder

• Logistikförderbänder

• Lebensmittelförderbänder

• Verpackungsförderbänder

• Automatisierte Fertigungsstraßen

• Förderbänder für mittlere bis schwere Lasten

Wenn das Förderband eine Hauptkomponente in der Fertigungslinie ist, sind Stirnradgetriebe langfristig meist die bessere Wahl.

3. Zykloidgetriebe für Schwerlast-Förderbänder

Zykloidgetriebe eignen sich für Förderbänder mit hoher Last, Stoßbelastungen oder Systeme, die ein hohes Drehmoment erfordern.

Vorteile:

• Gute Beständigkeit gegen Stoßbelastungen

• Hohes Drehmoment

• Robuste Konstruktion

• Geeignet für schwere Lasten

• Gute Leistung in der Schwerindustrie

Geeignete Anwendungen:

• Bergbauförderbänder

• Zementförderbänder

• Schüttgutförderbänder

• Schwerlastförderbänder

• Förderbänder mit Stoßbelastung

• Materialtransportsysteme

Wenn das Förderband häufig unter Last anläuft oder schwere Materialien transportiert, ist ein Zykloidgetriebe eine Überlegung wert.

Auswahl des Getriebes nach Förderbandlast

Eine vorläufige Auswahl kann basierend auf der Belastungsstufe wie folgt getroffen werden:

Diese Tabelle dient nur als erste Orientierung. Bei der tatsächlichen Auswahl müssen Drehzahl, Drehmoment, Lastfaktor und Betriebsbedingungen berechnet werden.

Häufige Fehler bei der Getriebeauswahl für Förderbänder

1. Auswahl nur nach Motorleistung

Dies ist der häufigste Fehler. Zum Beispiel wird bei einem 1,5 kW Motor ein 1,5 kW Getriebe gewählt, ohne das Übersetzungsverhältnis, das Drehmoment, die Abtriebsdrehzahl und die Förderbandlast zu prüfen. Diese Auswahlmethode kann dazu führen, dass das Getriebe nicht genügend Zugkraft aufbringt oder schnell überlastet wird.

2. Falsche Wahl des Übersetzungsverhältnisses

Ist das Übersetzungsverhältnis zu klein, läuft das Förderband zu schnell und die Zugkraft ist schwach. Ist das Übersetzungsverhältnis zu groß, läuft das Förderband zu langsam, was dazu führen kann, dass die erforderliche Leistung nicht erreicht wird.

3. Nichtberücksichtigung der Anlauf-Last

Förderbänder können beim Anlaufen ein höheres Drehmoment erfordern, insbesondere wenn sie unter Last gestartet werden. Wird dieser Faktor nicht berücksichtigt, können Motor und Getriebe leicht überlastet werden.

4. Fehlende Überprüfung der Montageart

Die Montageart muss sorgfältig geprüft werden:

• Fußmontage

• Flanschmontage

• Hohlwelle

• Vollwelle

• Parallelwelle

• Winkelgetriebe

• Motorausrichtung

• Wellendurchmesser

• Lochabstand der Befestigungsschrauben

Bei Wahl der falschen Montageart lässt sich das Getriebe möglicherweise nicht in den bestehenden Förderbandrahmen einbauen.

5. Wahl eines zu kleinen Getriebes zur Kosteneinsparung

Die Wahl eines kleineren Getriebes als erforderlich kann die Anschaffungskosten senken, erhöht jedoch das Risiko von Überhitzung, Ölleckagen, Zahnradverschleiß, Lagerschäden und Anlagenstillständen.

Checkliste für die Auswahl von Getrieben für Industrieförderbänder

Vor dem Kauf eines Getriebes für ein Förderband sollten folgende Punkte geprüft werden:

1. Was wird mit dem Förderband transportiert?

2. Wie hoch ist die maximale Traglast?

3. Läuft das Förderband horizontal oder geneigt?

4. Welche Fördergeschwindigkeit ist gewünscht?

5. Welche Leistung hat der verwendete Motor?

6. Wie hoch ist die Drehzahl des Motors in U/min?

7. Welches Übersetzungsverhältnis wird benötigt?

8. Welches Ausgangsdrehmoment ist erforderlich?

9. Wie viele Stunden pro Tag ist das Getriebe in Betrieb?

10. Gibt es häufige Start-/Stopp-Zyklen?

11. Treten Stoßbelastungen auf?

12. Ist die Umgebung staubig, feucht, heiß oder chemisch belastet?

13. Ist eine Fuß- oder Flanschmontage erforderlich?

14. Wird eine Hohl- oder Vollwelle benötigt?

15. Muss das alte Getriebe maßgenau ersetzt werden?

Beim Austausch eines alten Getriebes sollten das Typenschild, die Wellenabmessungen, die Montageart und Fotos des Gesamtbildes dokumentiert werden, um das passende Ersatzmodell auszuwählen.

Beispiel für die Getriebeauswahl für ein Förderband

Angenommen, das System hat folgende Parameter:

• Motor: 1,5 kW

• Motordrehzahl: 1.450 U/min

• Gewünschte Ausgangsdrehzahl: ca. 72 U/min

• Trommeldurchmesser: 100 mm

• Förderband für Kartons bei mittlerer Last

• Betriebsdauer: 8 Stunden/Tag

Berechnung des Übersetzungsverhältnisses:

1.450 / 72 ≈ 20

Es kann ein Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 1/20 gewählt werden.

Berechnung der Fördergeschwindigkeit:

• Trommelumfang = 3,14 x 0,1 = 0,314 m

• Fördergeschwindigkeit = 0,314 x 72 = 22,6 m/min

Für Anwendungen mit mittlerer Last und 8 Stunden Betrieb pro Tag können je nach Kostenanforderungen, Einbauraum und gewünschter Lebensdauer Stirnradgetriebe oder Schneckengetriebe in guter Qualität in Betracht gezogen werden.

Wenn das Förderband kontinuierlich läuft, schwerere Lasten transportiert oder eine hohe Stabilität erfordert, sollten Stirnradgetriebe bevorzugt werden.

Wann sollte ein Frequenzumrichter in Kombination mit einem Getriebe für Förderbänder eingesetzt werden?

Ein Frequenzumrichter sollte eingesetzt werden, wenn das Förderband eine flexible Drehzahlregelung, einen Sanftanlauf, eine Reduzierung mechanischer Stöße oder eine Synchronisation mit der Produktionslinie erfordert.

Vorteile der Verwendung eines Frequenzumrichters:

• Regelung der Förderbandgeschwindigkeit

• Sanfteres Anfahren und Stoppen

• Reduzierung von Laststößen beim Anlauf

• Besserer Motorschutz

• Einfache Synchronisierung mit SPS, Sensoren und HMI

• Energieeinsparung bei bestimmten Anwendungen möglich

• Erhöhte Flexibilität der Förderanlage

Ein Frequenzumrichter ersetzt jedoch nicht vollständig ein Getriebe. Ein Getriebe ist weiterhin erforderlich, wenn das System ein hohes Drehmoment und eine niedrige Ausgangsdrehzahl benötigt.

FAQ – Häufig gestellte Fragen

Ist die Auswahl eines Getriebes für ein Förderband allein auf Basis der Motorleistung ausreichend?

Nicht ausreichend. Die Motorleistung ist nur ein Faktor. Zusätzlich müssen Ausgangsdrehzahl, Übersetzung, Drehmoment, Förderlast, Betriebsdauer und Montageart geprüft werden.

Welche Übersetzung sollte für einen 1450-rpm-Motor bei einem Förderband gewählt werden?

Dies hängt von der gewünschten Ausgangsdrehzahl ab. Wenn etwa 72 rpm benötigt werden, kann eine Übersetzung von 1/20 gewählt werden. Wenn eine langsamere Geschwindigkeit und ein höheres Drehmoment erforderlich sind, können 1/30, 1/40 oder höher gewählt werden.

Kann ein Schneckengetriebe für Förderbänder verwendet werden?

Ja. Schneckengetriebe eignen sich für Förderbänder mit leichter bis mittlerer Last, bei denen ein kompaktes Design und eine rechtwinklige Kraftübertragung erforderlich sind. Bei hoher Last oder Dauerbetrieb sollten Drehmoment und Temperatur sorgfältig geprüft werden.

Welche Art von Getriebe sollte für Schwerlast-Förderbänder verwendet werden?

Für Schwerlast-Förderbänder sollten Stirnradgetriebe oder Zykloidgetriebe bevorzugt werden. Diese beiden Typen sind in der Regel besser für Anforderungen mit hohem Drehmoment, hoher Haltbarkeit und Dauerbetrieb geeignet.

Ist ein Frequenzumrichter für Förderbänder notwendig?

Ein Frequenzumrichter sollte verwendet werden, wenn eine Geschwindigkeitsregelung, ein Sanftanlauf, eine Reduzierung mechanischer Stöße oder eine Synchronisierung mit dem Automatisierungssystem erforderlich ist. Bei Förderbändern mit fester Geschwindigkeit ist ein Frequenzumrichter möglicherweise nicht zwingend erforderlich.

Fazit

Bei der Auswahl eines Getriebes für industrielle Förderbänder sollte man sich nicht nur auf die Motorleistung verlassen. Es ist notwendig, Förderbandgeschwindigkeit, Übersetzung, Drehmoment, Last, Betriebsdauer, Montageart und Arbeitsumgebung zu bestimmen.

Für leichte Förderbänder können Schneckengetriebe oder kleine Stirnradgetriebe gewählt werden. Für Förderbänder im Dauerbetrieb sollten Stirnradgetriebe bevorzugt werden, um eine höhere Effizienz und Stabilität zu erreichen. Für Schwerlast-Förderbänder oder bei Stoßbelastungen sind Zykloidgetriebe eine überlegenswerte Option.

MDriveTech bietet Beratung bei der Auswahl von Getrieben, Getriebemotoren, Elektromotoren und Frequenzumrichtern für industrielle Förderbänder basierend auf Leistung, Geschwindigkeit, Übersetzung, Last und den tatsächlichen Montagebedingungen.

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