Rollenketten

Diese Seite ist nach den weltweit gängigen Normen für Ketten gegliedert — insbesondere DIN 8187 und DIN 8188. Beide Normen sind in der britischen Norm BS 228 enthalten, die zwischen zwei Serien unterscheidet:

• A-Serie: Entspricht weitgehend der DIN 8188

• B-Serie: Entspricht weitgehend der DIN 8187

Größenbereiche:

• DIN 8187: Teilungen von 5 mm bis 4 1/2"

• DIN 8188: Teilungen von 1/2" bis 3"

Eine pauschale Empfehlung, wann welche Norm zu verwenden ist, kann nicht gegeben werden.

Die DIN 8188 orientiert sich an der auf dem amerikanischen Kontinent und in Asien verbreiteten Norm ANSI B29.1. In Deutschland und Europa übernimmt DIN 8188 die Maße aus ANSI B29.1, erweitert diese jedoch um zusätzliche Abmessungen.

Darüber hinaus bemüht sich die Internationale Standardisierungsorganisation (ISO) um weltweit einheitliche Normen. ISO-Normen stehen über nationalen Normen und entsprechen häufig deren Inhalten.

DIN 8187, DIN 8188 und BS 228 sind weitgehend kompatibel mit der internationalen Norm ISO 606.

• Buchsenketten: Teilungen 1/4" und 3/8" nach DIN 8154 (entspricht ISO 1395)

• Langgliederketten: Teilungen von 1" bis 4" nach DIN 8181 und BS 4687 (enthalten in ISO 1275)

Rollenketten sind hochentwickelte Maschinenelemente aus einer Präzisionsfertigung.

Das Innenglied der Rollenkette besteht aus den Buchsen (a), den Innenlaschen (b) und den Rollen (c). In den Buchsen sind die Bolzen (d) gelagert, die mit den Außenlaschen (e) das Außenglied bildet.

Die Buchsen sind fest in die Innenlaschen eingepresst. Ebenso besitzen Bolzen und Außenlaschen eine Presspassung. Zusätzlich sichert eine Vernietung die Verbindung zwischen Bolzen und Außenlasche.

Das Lagerspiel zwischen Bolzen und Buchse (Kettengelenk), zwischen Buchse und Rolle sowie das Axialspiel zwischen Außen- und Innenglied ist den jeweiligen Einsatzbereichen angepasst. So bleibt die Kette auch unter ungünstigen Bedingungen, etwa bei Verschmutzungen, beweglich und funktionsfähig.

Durch das Abrollen der Rollen an den Zahnflanken des Kettenrades wird die Reibung reduziert und der Verschleiß minimiert. Gleichzeitig wirkt das Schmierstoffpolster zwischen Buchse und Rolle schalldämpfend.

Die oben gezeigte Buchsenkette ist im Aufbau mit der Rollenkette vergleichbar, besitzt jedoch keine Rollen. Buchsenketten werden überwiegend bei kleinen Teilungen eingesetzt. Dabei gleitet die Buchse direkt an der Zahnflanke, was zu höheren Reibungskräften und verstärktem Verschleiß führt. Aus diesem Grund stellen Buchsenketten erhöhte Anforderungen an die Schmierung.

Für die Lagerteile (Rolle, Buchse und Bolzen) kommen vorwiegend Einsatzstähle zum Einsatz, die durch Einsatzhärtung besonders widerstandsfähige Oberflächen erhalten. Die Laschen bestehen aus vergütetem Stahl mit hoher Elastizität, wodurch sie wechselnden Belastungen zuverlässig standhalten, ohne zu verspröden oder zu brechen.

Einfach-, Zweifach- und Dreifach-Rollenketten sind nach DIN 8187 und DIN 8188 genormt. Anwendungen mit bis zu Vierfachketten sind üblich, Sonderausführungen mit bis zu zwölfsträngigen Ketten sind möglich.

Die Fertigung von Vielfachketten erfordert ein hohes Maß an Erfahrung und spezifischen Maßnahmen, die über das Aneinanderreihen von Einfachketten hinausgeht.

In Abhängigkeit von den Zähnezahlen, der Kettengeschwindigkeit und der Schmierung beträgt der Wirkungsgrad bis 0,98.

Beim Kettentrieb entsteht im Gegensatz zum Riementrieb kein Schlupf. Dadurch ist eine konstante Drehzahlübertragung unabhängig von der Belastung und der Kettengeschwindigkeit gegeben.

Übersetzungen sind bis fünffach üblich, bis siebenfach und größer in Sonderfällen möglich.

Bei der Auswahl der Zähnezahlen der Kettenräder gelten folgende Empfehlungen:

< 11 nach Möglichkeit nicht zur Leistungsübertragung verwenden
11 bis 13 für Kettengeschwindigkeiten < 4 m/s
14 bis 16 für Kettengeschwindigkeiten < 7 m/s
17 bis 25 bevorzugte Zähnezahl für Kleinräder
38 bis 76 bevorzugte Zähnezahl für Großräder
> 120 möglich, jedoch aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nur in Sonderfällen zu empfehlen

Nach DIN 8195 werden folgende Vorzugszähnezahlen angegeben: 17, 19, 21, 23, 25, 38, 57, 76, 95 und 114.

Der günstigste Aschabstand liegt zwischen dem Dreißig und Fünfzigfachen der Kettenteilung. Er sollte jedoch einen Umschlingungswinkel von mindestens 120° auf dem Kleinrad zulassen.

Die zulässige Belastung ist abhängig von der Qualität, der Geschwindigkeit, der Bruchkraft der Kette, der Höhe und Frequenz der Betreibsstöße, der Zähnezahl und der geforderten Lebensdauer.

Die Gelenkflächenpressung fpr Dauerbelastung bei guter Schmierung ist bis 3000 N/cm² normal, bis 6000 N/cm² hoch, bis 12000 N/cm² sehr hoch (nur für seltene, kurzzeitige Lastspitzen).

Bei unzureichender Schmierung sollten folgende Richtwerte für die Gelenkflächenpressung nicht überschritten werden:

• 1500 N/cm² für alle Anwendungen, bei denen mit Sicherheit noch nachgemiert wird

• 700 N/cm² zulässig bei geringer Verschmutzung und wenn eine regelmäßige Nachschmierung nicht gesichert ist

• 400 N/cm² bei Trockenlauf und Verschmutzung

Zur Berechnung der Gelenkflächenpressung

Werden Rollenketten mit sehr geringen Geschwindigkeiten betrieben oder als Lastketten im Stillstand eingesetzt, ist nicht die Gelenkflächenpressung entscheidend, sondern die sogenannte dynamische Kettensicherheit (SD).

Laut DIN 8195 darf in solchen Anwendungen die dynamische Kettenzugkraft (FD) das 0,15-fache der Mindestbruchkraft (FB) nicht überschreiten.

Die zulässige Kettengeschwindigkeit hängt von Belastung, Zähnezahl, Teilung, Schmierung, Betriebstemperatur und vorgegebener Lebensdauer ab und ist günstig bis 7 m/s. normal bis 12 m/s. möglich bis 25 m/s.

Durch die Vielzahl an verfügbaren Rollen- und Buchsenketten lässt sich der vorhandene Bauraum optimal ausnutzen. Eine weitgehende Anpassung an die gegebenen räumlichen Verhältnisse, wie etwa einen festgelegten Achsabstand, ist problemlos möglich.

Die hohe Belastbarkeit der Kette lässt im Vergleich zu anderen Getriebearten im Durchschnitt ein kleineres Bauvolumen zu. Ein relativ kleiner Aufwand, einfache Montage und mäßige Ansprüche an Wartung und Pflege, sowie die Verwendung von genormten Teilen ergeben günstige Produktions- und Instandhaltungskosten.

Für die geometrische Auslegung eines Kettentriebs ist der Zusammenhang zwischen dem Achsabstand a und der Gliederzahl der Kette X bei gegebener Kettenteilung p sowie den Zähnezahlen z₁ und z₂ (für einen Kettentrieb über zwei Kettenräder) entscheidend.

Weitere wichtige Parameter sind die an den Kettenrädern vorliegenden Umschlingungswinkel β₁ und β₂ sowie der Durchhang des Lostrums h_d.

Die Kettenlänge in Anzahl der Glieder X kann nach der folgenden Gleichung ermittelt werden:

Ist die Übersetzung, i = 1 so vereinfacht sich die Gleichung wie folgt:

Die berechnete Gliederzahl X₀ ist auf eine möglichst gerade Zahl X zu runden. Ungerade Gliederzahlen sind zu vermeiden, da sie den Einbau von gekröpften Gliedern erfordern, welche die Lebensdauer der Kette herabsetzen.

Die Schmierstoffe und Schmiereinrichtungen müssen so beschaffen sein, dass die Kettengelenke (Bolzen und Buchsen) sowie die Lagerstellen Buchse/Rolle jederzeit mit einer ausreichenden Menge Schmierstoff versorgt werden. Bei höheren Kettengeschwindigkeiten und/oder hohen Gelenkflächenpressungen ist der Schmierstoffaustausch zur Abfuhr des Abriebs und zum Ersatz des verbrauchten Schmierstoffs besonders wichtig. Bei höheren Kettengeschwindigkeiten übernimmt das Schmieröl gleichzeitig die Funktion eines Kühlmittels für die Kette.

Der Schmierstoff wird mithilfe einer Ölkanne zwischen die Laschen des Innen- und Außengliedes oder mit einem Pinsel auf die Innenseite der Kettenlostrume aufgetragen. Ketten, die periodisch geschmiert werden, sind zweckmäßigerweise vor dem Fetten oder Ölen mit fett- und schmutzlösendem Mittel zu reinigen.

Für offene Kettentriebe ist die Handschmierung mit einer Spraydose gut geeignet. Sie lässt sich ohne Ausbau der Kette durchführen. Mithilfe eines Verlängerungsröhrchens ist eine gezielte und sparsame Anwendung möglich. Der Sprühstrahl sollte zwischen die Innen- und Außenlaschen gerichtet werden. Auf diese Weise dringt ein Schmierstoff mit guten Kriecheigenschaften zuverlässig in die Kettengelenke ein.

Das Öl tropft aus einem Tropföler zwischen die Innen- und Außenlaschen der Kette. Die Ölmenge und das Tropfintervall müssen so bemessen sein, dass das Öl in die Kettengelenke eindringen kann.

Die Kette läuft durch ein Ölbad im Getriebegehäuse. Dabei sollte sie nur bis zur Bolzenmitte in das Öl eintauchen. Zur Verbesserung der Schmierwirkung hat sich die Verwendung einer auf der unteren Kettenradwelle montierten Spritzscheibe bewährt, die das Öl gegen die Gehäusewand schleudert und die Ölnebelbildung fördert. Durch Tropfleisten am oberen Gehäuseteil kann die Rückführung des aufgeschleuderten Schmierstoffs auf die Kette noch günstiger gestaltet werden.

Die Druckumlaufschmierung ist das wirksamste Schmierverfahren. Ein gleichmäßiger, durch die Pumpe erzeugter Ölstrom wird über die ganze Kettenbreite auf die Innenseite des Lostrums in Laufrichtung der Kette aufgebracht.

Die Menge ist so einzustellen, dass eine ausreichende Kühlwirkung erreicht wird. Gegebenenfalls sollte eine zusätzliche Kühlung des Schmierstoffs vorgesehen werden. Eine Reinigung der Kette ist nicht erforderlich, da das Öl den Kettentrieb abspült.

Die für die Lebensdauerberechnung wichtigen Formeln, Tabellen, Faktoren und Diagramme sind die Grundlage für ein Kettenberechnungsprogramm, welches auf einem Personalcomputer lauffähig ist. Es handelt sich um ein Dialogprogramm, d. h. der Bediener wird vom Rechner nach allen für die Auswahl und Berechnung der Ketten wichtigen Parameter gefragt. Der Rechner unterbreitet anschließend eine Auswahl geeigneter Ketten.

Durch Variationen folgender Parameter …

• Nennleistung

• Zugkraft und Kettengeschwindigkeit

• Drehmoment und Drehzahl

• Zugkraft, Drehzahl und Teilkreisdurchmesser

• Drehzahl des treibenden Rades

• Beanspruchungsart

• Bauart (DIN 8187 und DIN 8188)

• Übersetzung und Zähnezahl

• Kettengröße und Strangzahl

• Achsabstand und Gliederzahl

• Bruchkraft

• Verschleißfaktor

• Betriebsbedingungen (Schmierung, Temperatur, Umwelt usw.)

… wird der Kettentrieb dem Kundenwunsch entsprechend in kürzester Zeit optimal ausgelegt.

Auch vom Kunden ausgewählte Ketten können auf Ihre Lebensdauererwartung nachgerechnet werden. Das Ergebnis der Berechnung wird auf dem Bildschirm angezeigt und kann gegebenenfalls über einen Drucker ausgegeben werden.

Ausführliche Informationen über Kettenarten, Kettentriebe, Berechnungen, Projektierung und Schmierverhalten finden Sie im „Handbuch der Kettentechnik“.

Sie können das Handbuch bei uns oder über den Buchhandel beziehen.

Die statische Gelenkflächenpressung wird berechnet nach:

$p_r=\frac{F}{f}[N/{\mathrm{cm}}^2]$

$F=1000\times P/v\left[N\right]$

• f ist die Gelenkfläche, die Werte können aus nachfolgender Tabelle entnommen werden.

• F ist die statische Kettenzugkraft Nm,

• P ist die zu übertragende Leistung in kW,

• v ist die Kettengeschindigkeit in m/s.

Bei hohen Kettengeschwindigkeiten und hoher Stoßbelastung ergibt sich folgende Berechnung:

$p_r=\frac{F_G}{f}[N/{\mathrm{cm}}^2]$

• $F_G$ ist die Gesamtkettenzugkraft, sie setzt sich aus der dynamischen Kettenzugkraft und der Fliehzugkraft zusammen.

Die genaue Berechnung ist dem „Handbuch der Kettentechnik“ zu entnehmen.