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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 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 schlupfarm, formschlüssig und vorspannungsfrei zu übertragen.
Die Kombination aus Ketten und Kettenrädern wird im Wesentlichen in zwei Anwendungsbereichen eingesetzt:
- Übertragen der Antriebskraft von einem angeschlossenen Motor auf ein anderes System.
- Transportieren von Werkstücken durch direktes oder indirektes Beladen.
Komponenten einer Industriekette
Eine Industriekette, wie zum Beispiel eine Rollenkette, ist ein mechanisches Bauteil mit beweglich gelagerten Gliedern zum Übertragen einer Kraft. Durch Eingreifen der Kettenrollen in die Lücken eines Ritzels (Kettenrad) wird die Kraft vom Antriebsrad im Formschluss auf die Kette übertragen. Da Ketten aus einzelnen beweglichen Gliedern bestehen können Ketten nur Zugkräfte übertragen.
Beim Kombinieren von Kette und Ritzel ist darauf zu achten, dass diese identische Spezifikationen und Typ aufweisen.
Kettenräder und Kettenspannräder
Kettenräder, auch “Ritzel” genannt, sind mechanische Bauteile, die in Kombination mit Ketten verwendet werden, um die Übertragung von Kräften eines Antriebes in Form eines Kettenzugs zu ermöglichen. Ein Kettenrad ist in der Regel fest auf einer Welle befestigt. Die Zähne des Kettenrades greifen formschlüssig in die Kettenglieder ein und übertragen so das an der Welle anliegende Drehmoment auf die Kette, oder umgekehrt.
Im Gegensatz zum Kettenrad ist ein Kettenspannrad auf einer feststehenden Welle / Achse gelagert wo es frei mit der Kette mitdrehen kann. Kettenspannräder ermöglichen Umlenkungen sowie Richtungswechsel und halten die Spannung der Kette aufrecht.
Einsatz von Spannrädern und Laufrollen
Spannrollen, Laufrollen oder Kettenführungen dienen als Führung bzw. Unterstützung oder als Laufflächen. Je nach Typ eignen sie sich für unterschiedliche Belastung und Betriebsgeschwindigkeiten.
Die Laufrolle sollte nicht auf der gespannten, sondern auf der lockeren Seite der Kette angebracht werden; ausgenommen Anwendungen, die einen umsteuerbaren Betrieb erfordern. Durch die Anbringung der Laufrolle auf der gespannten Seite der Kette wird die Spannung unnötig erhöht und damit die Lebensdauer der Kette verringert.
Stellen Sie sicher, dass die Anzahl der Zähne so gewählt ist, dass das Kettenrad die max. zulässige Drehzahl nicht überschreitet
Beachten Sie:
- Wenn die Anzahl der Zähne kleiner ist die des Antriebszahnrads, steigt die Drehzahl der Laufrolle /des Kettenspannrads.
- Mindestens 3 Zähne der Laufrolle /des Kettenspannrads sollten die Kette berühren.
Laufrollen und Kettenspanner können auf verschiedene Arten eingestellt werden. Üblich ist hier ein exzentrisches Wellensystem, Spannarmsystem oder Gleitlagersystem. Automatische Spannsysteme verringern die Zeit und den Aufwand für die Wartung und gleichen auch Kettendehnungen aus. Sie eignen sich jedoch meist nur für Ketten mit niedriger Laufgeschwindigkeit.
Verschiedene Montage- und Demontagewerkzeuge wie Kettenbolzen Ausdrücker oder Rollenkettenabzieher vereinfachen die Wartung und den Austausch defekter Glieder der Rollenkette.
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 Transportketten ist für die schnelle Beförderung von Werkstücken oder Paletten ausgelegt. Sie ermöglicht über die besondere Konstruktion eine im Vergleich zur Kettengeschwindigkeit verdoppelte Laufgeschwindigkeit der Paletten.
Die Stauförderkette (im Bild - WCHE) wird üblicherweise in einem Profil (im Bild - WCF) positioniert, auf dem die Führungsrollen der Kette aufliegen. Die zwischen der Kettenführung gelagerten Laufrollen dienen als Auflagefläche für das Transportgut (Palette) und drehen sich mit gleicher Drehzahl wie die Führungsrollen. Bei Stau des Transportguts läuft die Transportkette dank der Laufrollen unter dem Werkstück nahezu ungehindert weiter. Ein speziell für Ketten mit doppelter Geschwindigkeit ausgelegtes Kettenrad (im Bild - WESP) sorgt für den Antrieb der Kette und dient gleichzeitig als Umlenkung. Auf der losen Seite wird die Transportkette durch eine speziell für diese Transportkettenart ausgelegte Rückführung (im Bild - RNG) gestützt und innerhalb des Aluminiumprofils für Ketten mit doppelter Geschwindigkeit zurückgeführt.
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.
Horizontale Anordnung
Auch bei horizontal angeordneten Wellen müssen einige Punkte bezüglich der Drehrichtung der Wellen beachtet werden. Anordnung (1) des folgenden Bildes zeigt eine korrekte Anwendung.
Wie im Bild unter Anordnung (2) und (3) gezeigt, kann bei fehlerhafter Anordnung die Dehnung der Kette ggf. verhindern, dass die Kettenglieder die Kettenradzähne leicht verlassen können.
Insbesondere für Anordnung (3) ist ein Spannrad oder ähnliches zu verwenden, da sich die Lastunterseite und die Durchhangsoberseite der Kette ansonsten berühren können.
Vertikale Anordnung
Insbesondere bei vertikaler Anordnung der Wellen sollte auf einen ausreichenden Wellenversatz geachtet werden. Ein Versatzwinkel von mehr als 60° gegenüber der Horizontalen ist ein häufiger Grund für ein Fehlverhalten des Kettentriebs.
Bei vertikaler Anordnung ist das kleine Kettenrad oberhalb des großen Kettenrads zu installieren, um ein Abfallen der Kette zu verhindern (siehe 2). Zusätzlich sollte eine geeignete Spannrolle (siehe 3) 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.
Vor der Schmierung sollte die Kette immer mit einem geeigneten Kettenreiniger von Schmutz und verbrauchten Schmieröl befreit werden. Je nach Anwendung ist ein passendes Schmiermittel mit passender Viskosität und Temperaturbeständigkeit zu wählen.
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 unterhalb der Kette mit einem Tuch abwischen, um ein Abschleudern des Öls in der Anlage zu verhindern.
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.
