Machine kan worden gedefinieerd als het cluster van mechanismen die een bepaalde taak kunnen uitvoeren door energie uit te breiden. De meerderheid van de machines wordt aangedreven door mechanisch vermogen, wat niets anders is dan het koppel van de roterende as. Een krachtbron wordt gebruikt om andere vormen van energie om te zetten in mechanische energie. Een elektromotor zet bijvoorbeeld elektrische energie om in mechanisch vermogen. Dergelijke aandrijfmotoren bevinden zich echter verder van de machine-eenheid en dus is een ander transmissiesysteem gewenst. Hier komt de rol van het mechanische krachtoverbrengingssysteem, dat beweging, koppel en vermogen overbrengt van het aandrijfelement (zoals de krachtbron) naar het aangedreven element (zoals de machine-eenheid). Hiervoor worden vier mechanische aandrijvingen gebruikt, namelijk tandwielaandrijving, riemaandrijving, kettingaandrijving en kabelaandrijving.

Riemaandrijving is een wrijvingsaandrijving waarbij beweging en kracht worden overgebracht door middel van wrijving. Hier worden eerst twee poelies gemonteerd met de aandrijf- en aangedreven assen. Een eindloze riem wordt dan gedeeltelijk om de poelies gewikkeld en handhaaft de juiste spanning. Riemaandrijving is geschikt voor krachtoverbrenging over kleine tot lange afstanden en kan het systeem inherent beschermen tegen overbelasting en trillingen. Omdat wrijvingskracht tussen de poelie en de riem helpt bij het overbrengen van vermogen, wordt de capaciteit van de riemaandrijving voornamelijk beperkt door wrijvingskenmerken, contacthoek en initiële spanning. Een manier om de transmissiecapaciteit te vergroten, is door de omslag- of contacthoek te vergroten. Dit kan door de open riemaandrijving te vervangen door een dwarsriemaandrijving, indien anders toegestaan.

Een andere manier om de krachtoverbrengingscapaciteit te verbeteren, is door het contactoppervlak tussen de riem en de poelie te vergroten. Dit wordt gerealiseerd door gebruik te maken van V-riemaandrijving. In platte riemaandrijving een samengevoegde riem met rechthoekige dwarsdoorsnede wordt gebruikt waarbij slechts één plat vlak van de riem in contact blijft met de poelie. Hoewel zijn capaciteit laag is, wordt hij overwegend gebruikt voor krachtoverbrenging over lange afstanden. Het kan twee arrangementen hebben:open en gekruist. V-snaaraandrijving maakt gebruik van een eindeloze trapeziumvormige (dwarsdoorsnede) riem met katrollen met bijbehorende V-groef. Hier blijven twee zijvlakken van de riem in contact met de poelie, wat de transmissiecapaciteit vergroot en slip vermindert. Het is echter bijzonder geschikt wanneer aandrijf- en aangedreven assen zich op kleine afstand bevinden. Verschillende verschillen tussen platte riemaandrijving en V-riemaandrijving worden hieronder in tabelvorm weergegeven.

Tabel:Verschil tussen platte riemaandrijving en V-riemaandrijving

Configuratie van riem: Een platte riem is op één punt scharnierend om een ​​eindeloze riem te maken. Het heeft een rechthoekige dwarsdoorsnede waarbij de breedte aanzienlijk groter is dan de dikte. Alleen het binnenoppervlak van de riem kan in contact komen met de poelies. De katrollen hebben een cilindrische vorm waarbij het buitenoppervlak alleen de riem raakt. Daarom wordt de wrijvingskracht tussen het buitenoppervlak van de poelie en het binnenoppervlak van de riem gebruikt om beweging en kracht over te brengen van de aandrijfas naar de aangedreven as. Aan de andere kant heeft een V-riem een ​​trapeziumvormige dwarsdoorsnede waarbij de breedte van de riem aan de grotere kant bijna hetzelfde is als de dikte. De poelie heeft ook een V-groef om de riem op te nemen. De V-hoek van de poelie moet overeenkomen met de hoek tussen twee niet-parallelle vlakken van de riem.

Ruis en trillingen: Zoals eerder vermeld, wordt een platte riem scharnierend gemaakt met bouten en moeren om hem eindeloos te maken. Op deze kruising is altijd een groef aanwezig. Door het asymmetrische binnenoppervlak van de riem produceert de platte riemaandrijving veel geluid en trillingen. Dit beperkt soms de toepassing ervan op zeer hoge snelheid. Aan de andere kant wordt de V-riem eindeloos geproduceerd en bestaat er dus geen verbinding. Het produceert dus minder trillingen en de werking is ook rustig.

Contact tussen riem en poelie: Zoals eerder vermeld, blijft alleen het binnenoppervlak van de platte riem in contact met het buitenoppervlak van de cilindrische poelie. In het geval van een V-riem blijven twee hellende vlakken tegelijkertijd in contact met de twee zijvlakken van de V-vormige poelie.

Overdrachtscapaciteit: Zoals elke mechanische aandrijving, is het basisdoel van riemaandrijving om beweging en kracht van de ene as naar de andere over te brengen. Omdat riemaandrijving één wrijvingsaandrijving is, is de krachtoverbrengingscapaciteit voornamelijk afhankelijk van de wrijvingseigenschappen van de pasvlakken. Wanneer de belasting de wrijvingskracht overschrijdt, treedt automatisch slip op. Hoe hoger de wrijvingscoëfficiënt tussen de riem en de poelie, hoe hoger de transmissiecapaciteit; er zullen echter ook meer warmteontwikkeling en slijtage zijn. In plaats van de wrijvingscoëfficiënt direct te verhogen, kan deze indirect worden verbeterd door gebruik te maken van een V-riem in plaats van een platte riem. Het kan worden bewezen dat de effectieve wrijvingscoëfficiënt in V-riem 2 - 3 keer hoger is (gebaseerd op V-hoek van de riem, die gewoonlijk 40° is) in vergelijking met platte riem van hetzelfde materiaal. Dienovereenkomstig kan de V-riemaandrijving een aanzienlijk hoger vermogen overbrengen zonder slip.

Afstand tussen assen: Een geschikte mechanische aandrijving wordt gekozen op basis van de hartafstand tussen aandrijf- en aangedreven assen. Tandwielaandrijving is bijvoorbeeld geschikt voor kleine hartafstanden, meestal tot 1 m. Kettingaandrijving kan worden gebruikt voor kleine tot middelmatige afstanden, meestal tot 3 m met behulp van stationaire tandwielen. Riemaandrijving kan worden gebruikt voor een breed scala aan hartafstanden - van minder dan 1 m tot wel 15 m. Een platte riemaandrijving is met name geschikt voor krachtoverbrenging over lange afstanden; terwijl V-riem alleen de voorkeur heeft voor kleine afstanden (meestal minder dan 1 m).

Snelheidsvermindering: Machine-eenheden worden aangedreven door krachtmachines. Gewoonlijk roteert de aandrijfas van de aandrijfmotor met een hogere snelheid dan nodig is in de aangedreven as van de machines. Er is dus een verlaging van de rotatiesnelheid vereist en dit kan worden bereikt door de diameters van de aandrijf- en aangedreven poelies te veranderen. Elke mechanische aandrijving kan echter de snelheidsverhouding binnen een bereik veranderen. Een platte riemaandrijving kan een snelheidsreductie tot 1:4 bieden; hoger dan dit kan slip ongewenst vergroten. Vanwege de hogere effectieve wrijvingscoëfficiënt biedt de V-riem een ​​hogere snelheidsreductie, zelfs tot 1:7.

Verschuiven van de riem: Soms vereist een enkele machine-eenheid een variërende snelheid in verschillende stadia van de operatie. Ook kan een enkele krachtbron worden gebruikt voor het aandrijven van meerdere machines, die elk een verschillende werksnelheid vereisen. In een dergelijk scenario wordt een getrapte poelie toegepast waarbij een aantal poelies met een verschillende diameter op een enkele as is gemonteerd. Als een platte riem wordt gebruikt, kan de riem in lopende toestand gemakkelijk van de ene poelie naar de andere worden geschoven. Zo kan de rotatiesnelheid van de aangedreven as worden gewijzigd zonder de aandrijfeenheid te stoppen (een gemechaniseerde aanpassing van de riemlengte is zeer vereist om de riemspanning te behouden). Een dergelijke schakelvoorziening is niet beschikbaar in V-riemaandrijving, omdat hiervoor een gespecialiseerde poelie met V-groef nodig is.

Economisch aspect: Vernauwing van platte riem en bijbehorende katrol is eenvoudig. De lengte van de flat kan ook meerdere keren worden aangepast omdat deze is verbonden door moeren en bouten. Lange levensduur en eenvoudige constructie maken deze aandrijfeenheid goedkoper. V-snaar en bijbehorende poelie is duurder. De lengte kan niet worden aangepast en heeft dus een kortere levensduur.

Wetenschappelijke vergelijking tussen platte riemaandrijving en V-riemaandrijving wordt in dit artikel gepresenteerd. De auteur raadt u ook aan de volgende referenties door te nemen voor een beter begrip van het onderwerp.

1. Ontwerp van machine-elementen door V. B. Bhandari (vierde editie; McGraw Hill Education).
2. Een leerboek over machineontwerp door R.S. Khurmi en J.K. Gupta (S. Chand; 2014).