Berechnung von Rollenketten - Kettenauslegung

Welche Antriebsleistung oder Förderleistung soll übertragen werden?

Oft ist die zu übertragende Antriebsleistung noch nicht bekannt. Der maximal entstehende Kettenzug muss unter Berücksichtigung der Betriebsfaktoren berechnet werden. Bei Mehrstrangketten (Achtung: nicht Mehrfachketten) ist der maximale Kettenzug auf die Anzahl der treibenden bzw. fördernden Kettenstränge aufzuteilen. Dabei ist darauf zu achten, ob die Last gleichmässig auf alle Ketten verteilt wird oder ob es zu einer ungleichmäßigen Lastverteilung kommt.

Werden Rollenketten als Förderketten eingesetzt, ist bei der Berechnung des Kettenzugs der Rollwiderstand (μ2), oder falls die Rollenketten auf den Laschen gleiten, des Gleitreibbeiwerts (μ1) zu berücksichtigen. Für die Berechnung der Antriebsleistung des Kettentriebs ist der höhere Losreißwiderstand zu berücksichtigen.

In Kettentrieben entstehen dynamische Kettenbelastungen. Statischen Kettenzug finden wir in der Praxis fast nie vor

Um die dynamischen Kettenzugkräfte zu berücksichtigen, wird ein Betriebsfaktor (Korrekturwert) berücksichtigt. Dieser hängt ab von der Stoßbelastung, den Betriebsbedingungen, der Triebanordnung (Einbausituation), der Leistungsaufnahme (z.B. Taktbetrieb) und ob die Ketten im Reversierbetrieb arbeiten müssen.

Der Achsabstand soll mindestens 30 - 50 mal Kettenteilung gewählt werden, wenn eine zufriedenstellende Lebensdauer erreicht werden soll (ca. 15.000 Betriebsstunden bei Verschleisslängung bis max. 3% - 30 mm bei 1 m Kette). Der Kettenwechsel soll jedoch schon bei 1,5 - 2% Längenverschleiss erfolgen, um den Kettenradverschleiss zu minimieren. Kettenräder sind meist wesentlich aufwändiger und kostenintensiver zu wechseln als die Ketten.

Zähnezahl des Antriebskettenrades festlegen, Drehzahl des Antriebskettenrades festlegen

Die günstigste Zähnezahl für Kleinräder und hohe Leistungsübertragung liegt bei z = 17 - 25. Bei perfekten Betriebsbedingungen (Betriebssicherheit, Schmierung, Einbausituation) und Auslegung gemäß den von uns vorgeschlagenen Auslegungsparametern, können Kettengeschwindigkeiten bis zu 24 m/s übertragen werden.

z = 26 - 40 sind die günstigsten Zähnezahlen für hoch beanspruchte , schnell laufende Antriebsräder. Der Polygoneffekt ist hier vernachlässigbar klein. Schwingungs- und Geräuschverhalten erfüllen höchste Ansprüche. Es sind Kettengeschwindigkeiten bis zu v = 30 m/s möglich.

Die Zähnezahl der Kettenräder werden sehr oft auf Basis des vorhandenen Bauraums und / oder von der notwendigen Kettengeschwindigkeit bestimmt. Falls für die optimale Zähnezahl nicht ausreichend Platz vorhanden sein sollte, können Mehrfachketten mit kleinerer Teilung und somit kleinerem Kettenraddurchmesser verwendet werden.

Die Kettengeschwindigkeit errechnet sich aus der Drehzahl des Antriebskettenrades, der Kettenteilung und des gewählten Übersetzungsverhältnisses.

Dabei ist auf den Mehrstrangfaktor zu achten. Dieser besagt, dass z.B. eine Zweifachrollenketten (Duplexrollenkette) nicht die doppelte Leistung einer Einfachrollenkette (Simplexrollenkette), sondern nur ca. 1,7x so viel, übertragen kann. Der Grund liegt darin, dass es bei Mehrstrangketten zu einer ungünstigen Lastverteilung kommt. Je mehr Stränge, desto ungünstiger.

Gewünschtes Übersetzungsverhältnis festlegen, Drehzahl des getriebenen Kettenrades festlegen

Das wirtschaftlichste Übersetzungsverhältnis ist 1:5, das gebräuchlichste Übersetzungsverhältnis 1:7

Der Kettenzug berechnet sich wie folgt:

F = Fk ⋅ LV% ⋅ k2
FB = F ⋅ k3 

Bei Rollenförderketten lautet die Berechnungsformel wie folgt:

F = Fk ⋅ LV% ⋅ k2 ⋅μ(1 oder 2)
FB = F ⋅ k3

HINWEIS: für die Berechnung der Antriebsleistung ist der höhere Losreißwiderstand zu berücksichtigen

F Kettenzug je Kette N
Fk Gesamtkettenzug (Gesamtkettenkraft) N
FB Mindestkettenbruchkraft N
LV% Lastverteilung in % (bei mehreren Kettensträngen), z.B. 1 Kettenstrang bekommt 2/3 des Kettenzugs - LV = 67% (= x0,67) %
k2 dynamischer Sicherheitsfaktor (Betriebsfaktor, Korrekturwert)  
k3 statischer Sicherheitsfaktor (mind. 7, bei Personenbeförderung 10)  
μ1 Reibungswiderstand (Gleitreibbeiwert)  
μ2 Rollwiderstand (Rollreibbeiwert)  

Allgemeine Regeln zur Auswahl der Kettenteilung (Auswahl des Kettentyps)

Wenn der Kettenzug gemäß den Auslegungsparametern korrekt berechnet wurde, kann der Rollenkettentyp bestimmt werden. Folgende Erfahrungswerte sollten berücksichtigt werden:

1. Einfachrollenketten größere Teilung bei mittlerer Kettenzugkraft und niedriger Kettengeschwindigkeit

2. Mehrfachrollenketten größere Teilung bei hoher Kettenzugkraft und niedriger Kettengeschwindigkeit, noch besser eine entsprechende Anzahl von Einfachrollenketten als Paar bzw. als Gruppe justiert (paarweise vorgereckt, paarweise gelängt).

3. Einfachrollenketten kleine Teilung bei mittlerer Kettenzugkraft und hoher Kettengeschwindigkeit

4. Mehrfachrollenketten kleine Teilung bei großer Kettenzugkraft

Die korrekte Kettenauslegung

Um die gewünschte Verschleisslebensdauer  zu erreichen, muss der Kettentrieb und die die ausgewählte Rollenkette folgende Eigenschaften erfüllen:

1. Zähnezahl gemäß Auslegungsvorgaben

Hinweis: die kleinste Zähnezahl im Kettentrieb ist verantwortlich für den dynamischen Kettenzug - das ist meist ein Kettenspannrad oder ein Umlenkkettenrad.

2. Einsatz im Normdrehzahlbereich

3. Korrekte Triebanordnung (Einbausituation)

Die Antriebsleistung darf nicht höher sein als die maximal übertragbare Leistung 

3. Korrekte Kettenspannung

4. Korrekte Kettenschmierung 

5. Korrekte Betriebsbedingungen

Einsatz gemäß den vorausgewählten Betriebsfaktoren (Schläge, Stöße, chemische Einflüsse, Reversierbetrieb, Taktbetrieb ..)

6. Kettendauerfestigkeit ≥ dynamische Kettenzugkraft

7. Rechnerische Gelenkflächenpressung pi ≤ max. zulässiger Gelenkflächenpressung ps

8. Bei Rollenförderketten max. Rollenbelastung ≤ max. zulässiger Rollenbelastung (kg/Rolle)

Wir haben sehr viel Erfahrung in der Berechnung von Antriebsketten und Förderketten (Rollenkettenauslegung, Förderkettenauslegung) und unterstützen Sie gerne.

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Wir sind die Nr. für optimierte Kettenlösungen!

 

 

 

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