Ketten und Kettenräder: Wie sie zusammen funktionieren

Ketten und Kettenräder sind wichtige Elemente in der Konstruktion und Mechanik von Maschinen und Anlagen. Sie sind unverzichtbar, wenn es um die mechanische Übertragung von Bewegung und Kraft geht. Doch welche Arten von Ketten und Kettenrädern gibt es und welche speziellen Eigenschaften haben sie? In diesem Blog-Artikel beschäftigen wir uns eingehend mit diesem Thema und werfen einen detaillierten Blick auf die Besonderheiten der unterschiedlichen Arten von Ketten und Kettenrädern.

Ketten & Kettenräder

Ketten und Kettenräder sind ein sehr wichtiger Teil der Mechanik. Sie sind ein grundlegendes Element der Mechanik und haben sich im Laufe der Jahre zu einer wesentlichen Komponente bei der Konstruktion entwickelt. Kettenantriebe (auch “Kettentriebe”) bieten die Möglichkeit, Antriebskräfte und Drehmomente schlupffrei, formschlüssig und vorspannungsfrei zu übertragen.

1. Übertragen der Antriebskraft von einem angeschlossenen Motor auf ein anderes System.
2. Transportieren von Werkstücken durch direktes oder indirektes Beladen.

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Welche Kettenarten gibt es und wie kann man sie effizient einsetzen?

Bei Ketten handelt es sich um mechanische Teile, die dazu bestimmt sind, die Antriebskraft als Zugkraft zu übertragen. Dabei werden einzelne Glieder miteinander verbunden und fügen sich so zu einer fortlaufenden Reihe zusammen, deren Länge durch die Anzahl der Einzelglieder bestimmt wird. Ketten sind in den verschiedensten Ausführungen erhältlich, die je nach Anwendungsfall eingesetzt werden und dort ihre Vorteile ausspielen. Dabei können Ketten in unterschiedlichen Ausführungen eingesetzt werden:

• Rollenkette: Die Glieder von Rollenketten bestehen aus einem Außenglied (auch Außenlaschen) und einem Innenglied (auch Innenlaschen), die über einen Bolzen miteinander verbunden werden. Um den Bolzen herum befindet sich ein Hülse, die wiederum von einer Rolle umgeben ist. Diese Ausführung ermöglicht es, die Reibung zwischen Kette und Kettenrad zu minimieren und die Laufruhe bei der Bewegung zu erhöhen. Jetzt Rollenketten kaufen.
• Blockkette: Blockketten bestehen aus einteiligen Kettengliedern, die mithilfe eines Bolzens miteinander verbunden werden. Gegenüber anderen Arten von Ketten zeichnen sie sich durch eine hohe Torsionssteifigkeit, aber auch ein hohes Gewicht aus. Daher werden Blockketten in der Mechanik häufig aus Kunststoffen gefertigt, um das Gewicht zu reduzieren.
• Förderkette: Die Kettenglieder von Förderketten, auch Plattenketten genannt, sind auf der Außenseite mit einer flachen Platte versehen, die ein formschlüssiges Ineinandergreifen der Kettenoberfläche gewährleistet. Förderketten werden häufig als Vorrichtung zum Transport von kleinteiligen oder losen Materialien und Werkstücken verwendet.
• Kette mit Anbauten: An Rollenketten können zum Befördern von kleineren Werkstücken Anbauten angebracht werden, an denen wiederum Laschen befestigt werden. Die Bewegung der Kette wird dadurch direkt auf die Werkstücke übertragen, wodurch diese entlang der Laufrichtung transportiert werden.
• Stauförderkette: Diese Form von Ketten mit doppelter Geschwindigkeit ist für die schnelle Beförderung von Werkstücken oder Paletten ausgelegt und ermöglicht über die besondere Konstruktion eine im Vergleich zur Kettengeschwindigkeit verdoppelte Laufgeschwindigkeit der Paletten. Dazu wird die Kette üblicherweise in einem Profil positioniert auf dem die Führungsrollen der Kette aufliegen. Die Laufrollen hingegen sind frei zwischen der Kettenführung gelagert und dienen als Auflagefläche für das Transportgut. Beim Aufstauen des Transportguts entsteht dadurch lediglich eine leichte Rollreibung zwischen Kette und Werkstücken, die den Weitertransport nach Auflösen der Stauung gewährleistet, ohne dass der Lauf der Kette unterbrochen wird.

Was ist ein Kettenrad?

Kettenräder (auch “Ritzel”) sind mechanische Bauteile, die in Kombination mit Ketten verwendet werden, um die Übertragung von Kräften eines Antriebes in Form eines Kettenzugs zu ermöglichen. Es handelt sich um flache, scheibenförmige Bauteile mit einem Zahnkranz auf dem Außendurchmesser. Die Zähne des Kettenrades greifen in die Kettenglieder ein und stellen somit eine Verbindung zwischen dem Kettenrad und der Kette her. Sichern Sie sich Ihre Kettenräder jetzt im MISUMI Webshop.

Wie legt man einen Kettentrieb aus?

Die Auslegung von Kettentrieben wird durch eine Vielzahl von Faktoren bestimmt, die bei der richtigen Auswahl von Ketten und Kettenrädern zu beachten sind.

Auslegung von Rollenketten unter normalen Bedingungen

1. Den anwendungsspezifischen Koeffizienten bestimmen. Auf Basis der Stoßausführung und Motorcharakteristik den anwendungsspezifischen Koeffizienten bestimmen.

1. Die korrigierte Kraftübertragung bestimmen. Die korrigierte Kraftübertragung setzt sich aus der Kraftübertragung in Kilowatt multipliziert mit dem anwendungsspezifischen Koeffizienten zusammen. Werden Mehrfachketten verwendet ist der sich daraus ergebende Wert im Nachgang noch durch den Mehrreihenkoeffizienten zu teilen

1. Die Kette und die Anzahl der kleinen Kettenradzähne bestimmen. Mithilfe der korrigierten Kraftübertragung sowie der Drehzahl der Hochgeschwindigkeitswelle werden Kettentyp und die Anzahl der benötigten Zähne des kleinen Kettenrads gemäß Leistungsdiagramm (z. B. DIN 8187) oder entsprechenden Wirkungsgradtabellen ausgewählt. Dabei sollte die Kettenteilung möglichst klein sein, um Geräusche zu reduzieren und eine gleichmäßige Kraftübertragung zu gewährleisten.
2. Die Anzahl der großen Kettenradzähne berechnen. Aus der Anzahl der kleinen Kettenradzähne multipliziert mit dem Geschwindigkeitsverhältnis ergibt sich die Anzahl der großen Kettenradzähne.
3. Wellendurchmesser berücksichtigen. Bei der Auswahl der Kettenräder darauf achten, dass die Durchmesser der Wellenbohrung mit dem Durchmesser der Welle, auf der es montiert werden soll, kompatibel ist. Falls die Bohrung im Kettenrad zu klein für den Wellendurchmesser ist, das Kettenrad oder die Kette entsprechend anpassen.
4. Zwischenwellenabstand zwischen den Kettenrädern bestimmen. Der Abstand zwischen den beiden Wellen sollte so gewählt werden, dass der Umschlingungswinkel der Kette um das kleine Kettenrad mindestens 120° beträgt. Der Zwischenwellenabstand sollte zudem das 30- bis 50-Fache der Kettenteilung betragen. Im Fall von pulsierenden Lastbedingungen sollte der Abstand auf das 20-Fache der Kettenteilung oder weniger reduziert werden.
5. Kettenlänge und Abstand zwischen Wellenmittellinien bestimmen. Anhand der Formel zur Berechnung der Kettenlänge ergibt sich die Anzahl der Kettenglieder. Bei einer Kettenlänge mit ungerader Gliederanzahl sollte die Anzahl der Glieder auf die nächste gerade Zahl erhöht werden. Falls eine ungerade Gliederanzahl aus konstruktionsbedingten Gründen nicht vermieden werden kann, muss ein gekröpftes Glied verwendet werden.

Auslegung von Rollenketten unter speziellen Bedingungen

Bei der Auslegung von Rollenketten für den Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit (mit und ohne Stoßlast) sowie für den Betrieb unter speziellen Temperaturbedingungen sind besondere Anforderungen an die Auslegung zu beachten und in die Berechnungen mit aufzunehmen. Dabei müssen je nach Anwendungsart Geschwindigkeits-, Stoßbelastungs- und/oder Temperaturkoeffizienten bestimmt und bei der Auswahl einer geeigneten Antriebskonfiguration berücksichtigt werden.

Wie wird ein Kettentrieb installiert?

Die Installation von Kettentrieben erfolgt auf der treibenden und der getriebenen Wellen mithilfe der Kettenräder. Je na Anordnung und Verlauf der Kette müssen Spann- und Führungsrollen verwendet werden, um ein Durchhängen und damit Verhaken der Kette zu verhindern.

Vertikale Anordnung

Insbesondere bei der vertikalen Anordnung der Wellen bei einem Wellenversatz von über 60° gegenüber der Horizontalen ist dies ein häufiger Grund für Fehlverhalten des Kettentriebs. Bei der vertikalen Anordnung ist das kleine Kettenrad oberhalb des großen Kettenrads zu installieren, um ein Abfallen der Kette zu verhindern. Zusätzlich sollte eine geeignete Spannrolle verwendet werden.

Durchbiegung

Die Durchbiegung der Kette zwischen den beiden Wellen sollte je nach Anwendung zwischen 2 % und 4 % betragen. Dabei ist eine Durchbiegung von 4 % die Regel, während eine Durchbiegung von ca. 2 % typischerweise bei den folgenden Anwendungsfällen zu wählen ist:

• Bei nahezu vertikaler Übertragung.
• Bei einem Wellenabstand von einem Meter oder mehr.
• Bei häufigem Anfahren und Stoppen der Kette unter schwerer Last.
• Bei Verwendung der Kette in beiden Laufrichtungen.

Lastwechsel

Finden bei der Anwendung regelmäßig Lastwechsel statt, ist über geeignete Spannmechanismen (Kettenspanner) eine Vorspannung auf die Kette aufzubringen, wodurch die Erschütterungen verhindert und dadurch die Geräusche sowie die Materialbelastung verringert werden.

Wie wird ein Kettentrieb gewartet?

Die regelmäßige Wartung eines Kettentriebs ist bei korrekter Auswahl und Auslegung in der Regel auf den Erhalt einer ordnungsgemäßen Schmierung begrenzt. Zur Schmierung stehen unterschiedliche Methoden zu Auswahl.

In einigen Fällen ist das Auftragen von Schmierölen auf die Kette nicht erwünscht oder zulässig, beispielsweise im Lebensmittelbereich. Hierfür stehen wartungsfreie Ausführungen von Ketten (meist aus technischen Kunststoffen) zur Verfügung, die für den ordnungsgemäßen Betrieb nicht geschmiert werden müssen.

Manuelle Ölschmierung

Öl mit einem Ölkännchen oder einer Bürste manuell aufbringen. In der Regel mindestens einmal täglich.

Gleichmäßig 3-4 Mal Öl auf die gesamte Kettenlänge aufbringen, während die Kette langsam weitergedreht wird. Darauf achten, dass Gliedmaßen oder Kleidung nicht zwischen die Kette und das Kettenrad gelangen. Überschüssiges Öl wird nach der Schmierung beim Betrieb weggeschleudert.

Tropfenschmierung

Die Tropfenschmierung so einstellen, dass ca. 5-20 Tropfen Öl pro Minute auf die Kette aufgebracht werden.

Das Anbringen eines einfachen Behälters oberhalb der Kette wird zum Zwecke des Spritschutzes empfohlen.

Ölbadschmierung

Die Unterseite der Kette ca. 10 mm in das Öl eintauchen.

Einen dichten Ölbehälter verwenden. Den Behälter vor der Montage sorgfältig reinigen, um Staub, Schmutz und sonstige Fremdkörper zu entfernen. Immer auf einen korrekten Ölspiegel achten. Füllstand regelmäßig kontrollieren und den Ölbehälter nicht überfüllen.

Drehplattenschmierung (Schleuderplatte)

Die Kette wird mit einer Schleuderplatte geölt. Die Platte ca. 20 mm in das Öl eintauchen. Die Drehgeschwindigkeit der Platte sollte mindestens 200 m/min betragen.

Zwangsschmierung über Pumpe

Als Überhitzungsschutz ist es erforderlich, die Ölmenge entsprechend einzustellen.

Kettenräder

Unsere Kettenräder verfügen bereits über Federweg und Gewindebohrung, und können sofort nach der Anlieferung mit anderen Teilen montiert werden. Außerdem werden auch Ausführungen mit Vorbohrung angeboten, wodurch weitere Federwege und Gewindebohrungen hinzugefügt werden können.

Kettenräder und Kettenspannräder

Eine Vielzahl von Kettenrädern und Kettenspannräder steht Ihnen zur Verfügung, darunter schmierungsfreie Ketten zur Übertragung der Antriebsraft, Ketten mit Anbauteilen für den Transfer und Kunststoffketten.

Spann- und Führungsrollen

Wir bieten verschiedene Ausführungen von Spann- und Führungsrollen zur Verfügung, darunter der Doppellagertyp für schwere Lasten und der kleine Typ für beengte Bereiche. Entdecken Sie jetzt eine breite Auswahl an Spann- und Führungsrollen im MISUMI Webshop.