Kettentriebe

--Thimo R. 12:30, 8. Dez 2007 (CET)

Funktion und Wirkung

Aufgaben und Einsätze

Kettentriebe gehören wie Riementriebe zu den Zugmitteltrieben und nehmen hinsichtlich ihrer Eigenschaften, des Bauaufwandes, der übertragbaren Leistung und der Anforderung an Wartung eine Mittelstellung zwischen Riemen - und Zahnradtrieben ein. Kettentriebe werden wegen ihrer Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit vielseitig für Leistungsübertragungen verwendet. Ihre Einsatzgebiete liegen z.b. im Motoren - und Fahrzeugbau, bei Landmaschinen und außerdem finden sie Verwendung in Werkzeug - und Textilmaschinen.

Kettenarten, Ausführung und Anwendung

Die Kettenarten werden zweckmäßig in Gliederketten und Gelenkketten eingeteilt. Gliederketten werden nicht weiter Beschrieben da vor allem Stahlgelenkketten für Kettentriebe verwendet werden. Zu diesen gehören:

Bolzenketten

Bolzenketten stellen die einfachste Bauart der Stahlgelenkketten dar. Die Laschen drehen sich direkt auf den Bolzen. Die Gelenkfläche ist damit entsprechend klein. Zu den Bolzenketten gehören die Gallketten (a), Fleyerketten (b) und vielfach Ziehbankketten (c,d). Bolzenketten werden meist als Last- und Transportketten eingesetzt.

Rollenketten

Rollenketten unterscheiden sich von Buchsenketten durch eine über die Buchse gelagerte Schonrolle, die dazu dient, den Verschleiß zwischen Buchsen und Kettenradzähnen zu verringern. Die Rolle vermeidet die gleitende Reibung zwischen Kette und Kettenradzahn. Die Gelenkfläche ist jedoch etwas kleiner als die der Buchsenketten. Rollenketten haben eine breite Verwendungsmöglichkeit als Last-, Steuer- und Getriebeketten.

Zahnketten

Zahnketten übertragen die Kraft zwischen Kette und Kettenrad über die besondere Form der Laschen, nicht, wie bei den bisher genannten Ketten, über Bolzen, Buchsen oder Rollen. Insofern weisen die Zahnketten einen grundsätzlich anderen Aufbau auf. Zur Führung der Zahnketten quer zur Längsrichtung werden in die Mitte (Innenführung) oder an die Seiten der Kette (Außenführung) Führungslaschen eingelegt. Zahnketten haben eine kleinere Gelenkfläche und eine kleinere Bruchlast als Rollenketten.

Buchsenketten

Buchsenketten unterscheiden sich von den Bolzenketten dadurch, dass die Innenlaschen auf eine Buchse gepresst sind, die mit einem Laufsitz auf den Bolzen geschoben ist. Die Gelenkfläche ist damit größer als die der Bolzenketten. Daraus ergibt sich eine geringere Pressung im Gelenk, was wiederum zu einer größeren Verschleißfestigkeit führt. Buchsenketten werden als Last- und Förderketten, üblicherweise in langsam laufenden Trieben, eingesetzt.

Sonderketten

Sonderketten lassen sich nicht eindeutig den bisher genannten Bauarten zuordnen. Dies sind geschmiedete Ketten und Scharnierbandketten (a). Geschmiedete Ketten sind zerlegbare Gelenkketten (b), für den Einsatz z.B. in Förderern. Hierzu zählen Steckketten und Gabellaschenketten. Scharnierbandketten werden hauptsächlich in der Getränkeindustrie eingesetzt.

1. Wiederhohlung

Benenne die Kettenarten und suche mit Hilfe der Tabellen die geforderten Daten.

Lösung

Kettenräder

Kettenräder sind in ihrem Aufbau für alle Stahlgelenkketten grundsätzlich gleich, lediglich die Verzahnungen für die verschiedenen Ketten sind unterschiedlich. Die Verzahnung der Kettenräder muss so ausgeführt sein, dass die Kette nahezu reibungslos in die Verzahnung eingreift und dass während des Betriebes auftretende Kettenlängung berücksichtigt wird, um Laufruhe, Lebensdauer und Sicherheit des Triebes zu gewährleisten. Die Verbindung der Kettenräder mit den Wellen erfolgt meist mit einer der möglichen Wellen-Naben-Verbindung. Die Führung der Kette erfolgt meist durch das Eingreifen der Zähne in die Kettenglieder. Außer bei Zahnketten ist eine innen- bzw. Außenführung notwendig.

Vor-und Nachteile

Vorteile

• formschlüssige Kraftübertragung
• geringe Lagerbelastung
• gleichmäßige Übersetzung
• unempfindlich gegen Schmutz und Feuchtigkeit
• kleine Umschlingungswinkel
• geringer Bauraum

Nachteile

• starre Kraftübertragung
• teurer als Riementriebe
• schwingungsanfällig
• Wartungsaufwand
• parallele Wellen
• Übersetzung kleiner 10
• Poligoneffekt

Verbindungsglieder für Rollenketten

a) Nietglied b) Steckglied mit Federverschluss c) Steckglied mit Splintverschluss d) gekröpftes Glied mit Splintverschluss e) gekröpftes Glied mit Schraubverschluss

Mechanik der Kettentriebe

Die Kette umschlingt die Räder in form eines Vielecks. Daraus ergibt sich, dass der wirksame Raddurchmesser Zwischen d_max und d_min sowie die Kettengeschwindigkeit vk_max und vk_min schwankt. Dieses nennt man den Polygoneffekt . => Durchmesser- und- Geschwindigkeitsdifferenz

Dieser Effekt verursacht einen unruhigen lauf der Kette und im Resonanzbereich zu Schwingungen (Längs- und Querschwingungen).
Des Weiteren zu einer starken Massenbeschleunigung und –verzögerung im Resonanzbereich, das bedeutet hohe Zusatzkräfte.

Bei weniger als 16 zähnen (2%) nimmt die prozentuale Ungleichförmigkeitedifferenz stark zu wobei diese bei 20 zähnen nur noch (1,2%) beträgt und weiter Abnimmt. Der Polygoneffekt kann bei einer kleinen Teilung p und einer Zähnezahl z von 19 und aufwärts vernachlässigt werden.

Gestalten und Entwerfen von Rollenkettentrieben

Verzahnungsangaben

Übersetzung i =



Teilungswinkel T =




Teilkreisdurchmesser d =

Festlegung der Zähnezahl

Die Zähnezahl der Kettenräder ist nicht Zwingend nach Tabellen zu wählen.
Eine Ungerade Zähnezahl ist zu empfehlen da hierbei ein Kettenglied nicht immer auf die gleiche Zahnlücke trifft.
Dieses verringert den Verschleiß.

Gestalten der Kettenräder

Die Form der Kettenräder wird hauptsächlich durch die zu Übertragende Leistung und die Zähnezahl bestimmt. Die Ausführungsart hängt von den konstruktiven Gegebenheiten ab. Oft auch Montagefreundlich gestaltet. Kettenräder werden aus Stahlguss, Stahl, Grauguss, Temperguss und aus Kunststoffen gefertigt. Kleinere Kettenräder unter 30 zähnen die gegossen, geschweißt oder gedreht werden bestehen meist aus Stahl höherer Festigkeit. Bei Höheren Drehfrequenzen auch aus Vergütungs- und Einsatzstählen. Sehr große Kettenräder werden aus Gusseisen oder Stahlguss gefertigt.

Kettenauswahl

Voraussetzungen zur Wahl einer Kette nach dem Leistungs- diagramm nach Din 8195.

• Kleinrad z1 = 19 Zähne
• Übersetzung i = 3
• Kettenlänge x = 100 Glieder
• Gleichförmiger Betrieb
• 15000 Betriebsstunden Lebenserwartung
• maximale Längung von 3 %

Gliederzahl, Wellenabstand

• Übersetzung ins Schnelle ungünstig
• Übersetzung i < 7
• Kleiner Wellenabstand gute Laufruhe
• Großer Wellenabstand geringer Verschleiß
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

2. Wiederhohlung

Berechne den angenäherten und anschließend den genauen Wellenabstand

Lösung

Anordnung der Kettentriebe

Das Lasttrum sollte im idealen Fall oben liegen der maximal 60o aus der Waagerechten geneigt sein. Der horizontale Einbau ist ungünstig.

Durchhang des Kettentrums

Infolge des Polygoneffekts ändert sich die Trumlängen periodisch, weshalb ein Durchhang (frel) der Kette gefordert ist. Er soll 1…3% betragen um zusätzliche Belastungen zu vermeiden. Bei zu großem Durchhang verringert sich der Umschlingungswinkel und infolge kann die Kette überspringen.

Hilfseinrichtungen

Voraussetzung für die Montage von Hilfseinrichtungen sind:
- schrägfreie und parallele Wellen
- korrekte Kettenspannung


Hier noch ein interessanter Link[1] zu einem meiner Meinung nach sehr innovativen Kettenspannsystem.

Schmierung und Wartung der Kettentriebe

Die Art der Schmierung richtet sich nach DIN 8195.
Nach DIN 8195 ist eine entsprechende Viskositätsklasse bezogen auf die Umgebungstemperatur zu wählen:

Berechnung der Kräfte am Kettentrieb

3. Wiederhohlung

Berechne die Kettenzugkraft

Lösung

Quellen

• Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,Vieweg Verlag, 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

• Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung,Vieweg Verlag, 8. Aufl. 2006. ISBN 3-834-80119-4, € 20,90.

• Tabellenbuch Metall, 43. Auflage. Europa Verlag , ISBN 3-8085-1673-9, € 21,50

Bildquellen

• Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch,Vieweg Verlag, 18. Aufl. 2007, ISBN 3-834-80262-X , € 36,90.

Internet Link's

• www.roll-ring.com[2]