Kettentriebe: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 7. Juni 2006, 14:09 Uhr

Vorteile gegenüber Riementrieben

• Formschlüssige und schlupffreie Leistungsübertragung und damit konstante Übersetzung
• Geringere Lagerbelastungen,da bei einem Riementrieb um eine größt mögliche Haftreibung zwischen Riemenscheibe und Zugmittel zu ermöglichen eine hohe Vorspannkraft auf den Riemen ausgeübt wird
• Riemenwerkstoff begrenzt durch seine Zusammensetzung den Einsatz in höheren Temperaturbereichen, sowie seine Empfindliche Reaktion gegenüber Öl, Benzin, Wasser, Schmutz und Staub
• Kleinerer Platzbedarf resultiert aus der Dimensionierung
• Ketten müssen nicht wie Riemen bis zu Ende der Lebenslaufzeit Nachgespannt werden
• Unempfindlichkeit gegen äußere Einflüsse (Öl, Benzin, Temperatur, Schmutz, Wasser, Staub)
• Für Montagezwecke läßt sich die Kette gegenüber dem Riementrieb durch ein Schloss öffnen

Nachteile gegenüber Riementrieben

• Aufgrund der Einfachheit in Konstruktion und Herstellung sind Riementriebe kostengünstiger.
• Unelastisch, starre Kraftübertragung beim Kettentrieb, Riementriebe wirken stoß und schwingungsdämpfend
• Keine gekreuzten Wellenantriebe möglich
• Ketten müssen geschmiert werden
• Höheres Gewicht
• Kein überlastungsschutz wie beim Riementrieb möglich
• Schwingungen durch ungleichförmige Kettengeschwindigkeiten infolge des Polygoneffektes, somit auch höhere geräusch entwicklung

Kettenarten, Ausführung und Anwendung

Ketten werden in zwei Gruppen eingeteilt:

1. Gliederketten, die als Rundglieder- oder Stegketten meist als Hand- und Lastketten bei Hebezeugen und in der Fördertechnik Verwendung finden.
2. Gelenkketten, die in verschiedenen Ausführungen auch als Lastketten, Förderketten, insbesondere aber als Getriebeketten infrage kommen.

Kettenart	Besonderheiten	Verwendung
Rollenkette	Die Rollenkette hat in der Technik die größte Bedeutung und Verbreitung erlangt. Die inneren Laschen sitzen auf einer Buchse, die sich auf dem Bolzen befindet. Die äußeren Laschen sitzen direkt auf dem Bolzen. Zwischen den inneren Laschen befindet sich eine Hülse auf dem Bolzen. Diese Hülse wird als Rolle bezeichnet und dient der Verschleiß- und Geräuschminderung.	Anwendung findet sie vor allem in Kettentrieben, z.b. am Fahrrad oder Motorrad, sowie in vielen Antrieben an Maschinen.
Bolzenkette	Bei dieser einfachsten Ausführung einer Gelenkkette drehen sich die Laschen auf Bolzen, die vernietet oder versplintet sind. Zu ihnen gehören die Gallketten (DIN 8152) mit mehreren Außen- und Innenlaschen je Glied.	Aufzüge, Schwermaschinenbau
Zahnkette	Die Zahnkette ist ein formschlüssiger Umschlingungstrieb. Sie greift mit ihren Zahnlaschen in die Verzahnung der Kettenräder ein. Diese Übernehmen die Zugkraft. Ein wesentliches Konstruktionsmerkmal ist das 2teilige Wiegegelenk. Beim Abwinkeln der Kettenglieder wiegen und rollen die beiden Gelenkzapfen aufeinander ab. Die Zahnkette ist bekannt für ihren geräuscharmen Lauf und wird international auch als Silent Chain bezeichnet.	Steuerkette bei Motoren
Flyerkette	Sie bestehen nur aus Laschen und Bolzen und können keine Drehmomente übertragen.	Flyerketten werden als Lastketten in Kränen und Hebezeugen verwendet
Buchsenkette	Bei der Buchsenkette sitzt die innere Lasche auf einer Buchse, die sich auf dem Bolzen befindet. Das zusätzliche Gelenk reduziert den Verschleiß.
Scharnierbandkette	Scharnierbandketten, sind Förderketten die aus Platten die mit Scharnieren verbunden sind bestehen.	Sie werden zum Transport von nicht zu schweren Stückgütern verwendet.

Rollenkette

Die Rollenkette hat in der Technik die größte Bedeutung und Verbreitung erlangt. Die inneren Laschen sitzen auf einer Buchse, die sich auf dem Bolzen befindet. Die äußeren Laschen sitzen direkt auf dem Bolzen. Zwischen den inneren Laschen befindet sich eine Hülse auf dem Bolzen. Diese Hülse wird als Rolle bezeichnet und dient der Verschleiß- und Geräuschminderung. Anwendung findet sie vor allem in Kettentrieben, z.b. am Fahrrad oder Motorrad, sowie in vielen Antrieben an Maschinen.

Daneben gibt es auch diverse Sonderbauformen, z.b. Rotarykette bei der die Innenlaschen vom ersten Bolzen als Außenlaschen auf den nächsten Bolzen greifen, somit wird nur ein Laschentyp benötigt.

Weitere Bauformen der Kette

Bolzenkette

Bei dieser einfachsten Ausführung einer Gelenkkette drehen sich die Laschen auf Bolzen, die vernietet oder versplintet sind. Zu ihnen gehören die Gallketten (DIN 8152) mit mehreren Außen- und Innenlaschen je Glied.

Gallkette

Zahnkette

Die Zahnkette ist ein formschlüssiger Umschlingungstrieb. Sie greift mit ihren Zahnlaschen in die Verzahnung der Kettenräder ein. Diese Übernehmen die Zugkraft. Ein wesentliches Konstruktionsmerkmal ist das 2teilige Wiegegelenk. Beim Abwinkeln der Kettenglieder wiegen und rollen die beiden Gelenkzapfen aufeinander ab. Die Zahnkette ist bekannt für ihren geräuscharmen Lauf und wird international auch als Silent Chain bezeichnet.

Flyerkette

Flyerketten werden als Lastketten in Kränen und Hebezeugen verwendet. Sie bestehen nur aus Laschen und Bolzen und können keine Drehmomente übertragen.

Buchsenkette

Bei der Buchsenkette sitzt die innere Lasche auf einer Buchse, die sich auf dem Bolzen befindet. Das zusätzliche Gelenk reduziert den Verschleiß.

Hersteller Link mit Berechnung

Sonderbauformen

Im Verwendungsbereich der Förder- und Lastenketten wurden von den Herstellerfirmen eine Vielzahl von Spezialketten entwickelt, wie zum Beispiel:

Scharnierbandkette

Scharnierbandketten, sind Förderketten die aus Platten die mit Scharnieren verbunden sind bestehen. Sie werden zum Transport von nicht zu schweren Stückgütern verwendet.

Kettenräder

Zu einem Kettentriebe gehören mindestens zwei Kettenräder, die von der Kette umschlungen werden. In ihrem Aufbau sind die Kettenräder für alle Stahlgelenkketten grundsätzlich gleich, lediglich die Verzahnung ist, entsprechend der jeweils verwendeten Kette, unterschiedlich. Die Verzahnung der Kettenräder muss so ausgeführt sein, dass die Kette nahezu reibungslos in die Verzahnung eingreift und dass eine während des Betriebes auftretende Kettenlängung, die erfahrungsgemäß ca 2% beträgt, entsprechend berücksichtigt wird, um Sicherheit, Laufruhe und Lebensdauer des Triebes zu gewährleisten. Es wäre von Vorteil die Kettenräder vom Kettenhersteller zu beziehen.

Die Verbindung der Kettenräder mit den Wellen erfolgt über eine der gängigen Wellen - Naben - Verbindungen.

Die Führung der Kette erfolgt im Allgemeinen durch das Eingreifen der Zähne des Kettenrades in die Kettenglieder. Lediglich bei der Zahnkette ist eine zusätzliche Innen- bzw. Außenführung erforderlich.

Links auf dem Bild sieht man ein verschlissenes Kettenrad und auf der rechten ein gebrauchtes aber noch ein gebrauchsfähiges Kettenrad.

Polygoneffekt

Die Kette umschlingt die Räder in Form eines Vielecks. Daraus ergibt sich, dass der wirksame Raddurchmesser und entsprechend die Kettengeschwindigkeit schwankt. Die Kettengeschwindigkeit ändert sich periodisch, wobei mit kleiner werdender Zähnezahl des Kettenrades die Höhe des prozentualen Geschwindigkeitsunterschiedes zunimmt. Trägt man die Ungleichförmigkeit in Abhängigkeit von der Zähnezahl auf so erkennt man, dass bei z = 16 die Ungleichförmigkeit bereits 2%, bei z = 20 lediglich 1,2% beträgt, bei z < 16 dagegen stark zunimmt.

Die Ungleichförmigkeit der Kettenfortschrittsgeschwindigkeit führt nicht nur zu einem unruhigen Lauf der Kette und im Resonanzbereich zu Schwingungen (Längs- und Querschwingen), sondern kann durch die damit einhergehende Massenbeschleunigung und -verzögerung der Kette im Resonanzbereich theoretisch zu hohen Zusatzkräften und somit zur Zerstörung der Kette führen. Aufgrund der hohen Elastizität der Kette ist der Polygoneffekt für die praktische Auslegung der Kette jedoch unbedeutend, wenn z => 19 und bei höheren Geschwindigkeiten eine kleine Teilung p vorgesehen wird. Kettenräder mit z < 17 sollten nur bei Handtrieben oder langsam laufenden Ketten vorgesehen werden.

Schmierung und Wartung

Eine sorgfältige und wirksame Schmierung der Kette ist Voraussetzung zum Erreichen der dem Leistungsdiagramm zugrunde gelegten Lebensdauer von 15 000 Betriebsstunden. Die Art der Schmierung richtet sich nach der Kettengeschwindigkeit und muss umso intensiver sein, je größer diese ist.

Vielfach müssen Schutzkästen angebracht werden, die als Ölbehälter dienen, gleichzeitig verschleißfördernden Schmutz fernhalten, vor unbeabsichtigten berühren schützen, aber auch Geräusche dämpfen können.

Der Kettentrieb benötigt verhältnismäßig wenig Wartung. Dieses beschränkt sich bei geschützten Antrieben auf eine meist jährliche Reinigung des Ölbehälters sowie die Erneuerung der Ölfüllung. Offene Kettentriebe sind je nach Verschmutzung spätestens alle 3 - 6 Monate mit Petroleum, Dieselöl, Triochloräthylen oder Tetrachlorkohlenstoff zu reinigen. Die Kette ist evtl. auf vorhandene beschädigte Glieder zu untersuchen welche dann ausgetauscht werden müssen. Ebenfalls sind die Kettenräder vor Wiederauflage der Kette gründlich zu reinigen und bei starkem Verschleiß durch neue Räder zu ersetzen.

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Niemals neue Ketten auf abgenutzte Kettenräder legen!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Hilfseinrichtung am Kettentrieb

• a) Umlenkräder
• b) exzentrisches Spannrad
• c) Spannräder mit Feder, bzw. Gegengewicht
• d) Stützrad am Leertrum
• e) Kettenspannsystem mit Führungsschiene
• f) elastischer Rollring

Dimensionierung

Auslegung vom Kettentrieb

• ungerade Zähnezahl für wechselnden Zahneingriff
• Übersetzung (i<7) empfohlen
• Übersetzung ins Schnelle ungünstig (schwingungsanfällig)
• Durchhang des Leertrums ca. 1% Lastrumlänge
• Kleiner Wellenabstand gute Laufruhe
• Großer Wellenabstand geringer Verschleiß

Kettenauswahl

Die Kettenwahl, kann aus einen Diagramm DIN 8195 unter bestimmten vorraussetzungen ermittelt werden oder die Diagrammleistung P_d muss rechnerisch ermittelt werden:

• P₁ = Antriebsleistung
• K_A = Anwendungsfaktor für Belastung (stoßartig)
• f₁ = Korrekturfaktor zur Berücksichtigung der Zähnezahl
• f₂ = Korrekturfaktor für den Wellenabstand
• f₃ = Korrekturfaktor zur Berücksichtigung der Kettengliedform: 0,8 bei gekröpften Verbindungsglied sonst 1
• f₄ = Korrekturfaktor zur Berücksichtigung der von der Kette zu überlaufende Räder, bei normalen Kettentrieben n=2 wird f₄= 1
• f₅ = Korrekturfaktor zur Berücksichtigung der Umweltbedingungen
• f₆ = Korrekturfaktor

Tatsächlicher Wellenabstand

• p= Teilung
• X= Gliederzahl der Kette
• z= Zähnezahl der Kettenräder

Kräfte am Kettentrieb

Übungsaufgabe

Der Antrieb eines Bandförderers soll durch über einen Getriebemotor über Kettentrieb erfolgen. Der Getriebemotor Hat eine Leistung P₁ =3kW und die Abtriebsdrehzahl n₁ =125min^-1. Die Drehzahl der Bandrolle beträgt n₂ =50min^-1. Der Wellenabstand soll a₀ ≈ 1000mm betragen, die Zähnezahlen der Kettenräder sind mit z₁= 23 und z₂= 57 anzunehmen. Es sind folgende Betriebsbedingungen anzunehmen: mittlerer Anlauf, Volllast mit mäßigen Stößen, tägliche Laufzeit 8h. Für entsprechende Schmierung wird gesorgt.

Ermittelt eine geeignete Rollenkette nach DIN 8187!!!

Lösung Berechnung

pdf zum berechnen eines Kettentriebes

Media:Kettentrieb-formeln.pdf

Quellen

Roloff/Matek: Maschinenelemente, Normung-Berechnung-Gestaltung, Vieweg Verlag, 17. Aufl. 2005, ISBN 3-528-17028-X

Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung, Vieweg Verlag, 7. Aufl. 2003. ISBN 3-528-64482-6,

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