Kettentriebe Roloff/Matek Maschinenelemente Johann Lodewyks1 Kettentrieb Vorteile...

Kettentriebe Roloff/Matek Maschinenelemente

Johann Lodewyks 1

Kettentrieb

• Vorteile– formschlüssige, schlupffreie

Kraftübertragung– konstante Übersetzung– geringe Lagerbelastung– geringe Vorspannung– unempfindlich gegen Schmutz,

Feuchtigkeit und Temperatur– geringer Bauraum– kleine Umschlingungswinkel

• Nachteil– unelastische, starre

Kraftübertragung

– nur parallele Wellen

– teurer als Riementrieb

– schwingungsanfällig

– Wartungsaufwand

– Übersetzung i<10

– Polygoneffekt

• Kettentriebe gehören zu den Zugmitteltrieben und bestehen aus metallischen Gliedern, die gelenkig miteinander verbunden sind.

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Polygoneffekt bei Kettentrieben

• Polygonumschlingung der Kettenräder => Durchmesser- und Geschwindigkeitsdifferenz

Bild 17-10

Kettenraddurchmesser dmin dmaxcos2

[ m ]

Kettengeschwindigkeit vmin vmaxcos2

[m

s ]

[ rad ] Teilungswinkel

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Polygoneffekt

• Einflussfaktoren– Zähnezahl (z)

– Teilungsverhältnis (p)

– Geschwindigkeit ()

• Auswirkung– Beschleunigungen

– Schwingungen

– Geräusche

Bild 17-11

Beschleunigung amax p

2

2 [

m

s2 ]

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Auslegung

Zähnezahl: 11 ... 13

14 ... 16

17 ... 25

30 ... 80

80 ... 120

bis 150

Geschwindigkeit: < 4 m/s

< 7 m/s

< 24 m/s

< 24 m/s

< 24 m/s

Bemerkung: geringe Last (2 kW), kurze Lebensdauer

mittlere Leistung (10 kW)

günstig für Kleinräder (Antrieb)

üblich für Großräder (Abtrieb)

möglich für Großräder (Abtrieb)

Ausnahmefälle

- Lebensdauer ~15‘000 Betriebsstunden

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Auslegung

- ungerade Zähnezahl für wechselnden Zahneingriff- Übersetzung (i< 7) empfohlen- Übersetzung ins Schnelle ungünstig (schwingungsanfällig)- Durchhang des Leertrums ~1% Lastrumlänge- Kleiner Wellenabstand gute Laufruhe- Grosser Wellenabstand geringer Verschleiss

optimaler Wellenabstand

a 30...50( )p [ - ]

(17.09)

X0 2a0

p

z1 z2

2

z2 z1

2

2p

a0 [ - ]

Anzahl der Kettenglieder

z1[ - ] Zähnezahl des Antriebsritzels

z2[ - ] Zähnezahl des Abtriebsritzels

p [ - ] Teilung

a0[ m ] Wellenabstand

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Kettenbauarten

• Bolzenketten– Laschen laufen auf den Bolzen

• Buchsenketten– Bolzen und Außenlaschen

fest verbunden

– bewegliche Buchse und Innenlaschen fest verbunden

• Rollenketten– Aufbau wie Buchsenkette

– gehärtete Rolle auf der Buchse gelagert

Kosten

niedrig

:

:

:

:

:

hoch

Verschleiß

groß

:

:

:

:

:

gering

Leistung

niedrig

:

:

:

:

:

hoch

Geräusch

laut

:

:

:

:

:

leise

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Bolzenketten

a) Gallkette– mehrere Laschen

– Innensteg

b) Fleyerkette (Lastkette)– Laschenpaare ohne Innensteg

– kein Ritzeleingriff möglich

c) + d) Ziehbankketten– grosser Bolzenabstand

– grosse Zugkraft

– grosser Wellenabstand

Bild 17-01

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Buchsenketten Bild 17-03

a) Buchsenkette v < 5m/s

a) + c) Förderkette mit Vollbolzen

d) + e) Förderkette mit Hohlbolzen

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Aufbau der Rollenkette

• Aufbau– Bolzen und Außenlaschen

fest verbunden

– bewegliche Buchse und Innenlaschen fest verbunden

– gehärtete Rolle auf der Buchse gelagert

• Eigenschaften– Schmierstoffdämpfung zwischen

Hülse und Buchse

– Abrollbewegung bei Zahneingriff

– v < 30 m/s

Bild 17-04

Bolzen

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Rollenketten Bild 17-05

a) Einfach- b) Zweifach-

Rollenkette

c) Rollenkette mit Befestigungs- lasche

d) langgliedrige Rollenkette

e) Rotarykette gekröpfte Lasche

sehr elastisch in Zugrichtung

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Rollenkette mit Kunststoffbuchse

• Aufbau– Innenbuchse aus Polyamid

• Eigenschaften– Trockenlauf möglich

– geringere Lastaufnahme

– höhere Elastizität

Bild 17-06

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genormte Sonderbauformen Bild 17-07

a) Scharnierband- kette

b) zerlegbare Gelenkkette

c) Stahlbolzenkette

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Zahnketten– Aufbau

• Außenflanken der hakenförmigen Laschen legen sich an Zahnlücken des Ritzels

• ungezahnte Führungslaschen

Bild 17-02

– Eigenschaften• keine Relativbewegung zwischen

Zahn und Ritzel• hohe Geschwindigkeit• teuer

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Verbindungsglieder für Rollenketten

• Endglieder der offenen Ketten sind Innenglieder• Verschlussglieder sind Aussenglieder

Bild 17-09

a) Nietglied b) + c) Steckglied d) + e) gekröpftes Glied

Federverschluss Splintverschluss

Splintverschluss Schraubverschluss

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genormte Verzahnung der Rollenkette

• DIN 8196

Bild 17-12

(17.03)d

p

sin2

[ m ] Teilkreisdurchmesser

(17.04)

Fusskreisdurchmesser df d d1' [ m ]

(17.05)

Kopfkreisdurchmesser da d cos2

0.8d1' [ m ]

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Raumlage des Kettentrieb

• Waagerecht oder max. 60° geneigt • Lasttrum oben (Eigengewicht unterstützt die Spannung)

Bild 17-15

ungünstig

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Hilfseinrichtungen

a) Umlenkräder

b) exzentrisches Spannrad

c) Spannräder mit Feder, bzw. Gegengewicht

d) Stützrad im Leertrum

e) Kettenspann- system mit Führungsschiene

f) elastischer Rollring

Bild 17-16

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Kettenschwingung

a) schwingende Kette b) Hilfseinrichtung bei

dynamischer Last 1) hydraulisches

Spannrad

2) Schwingungs- dämpfer

Bild 17-17

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Kräfte am Kettentrieb Bild 17-18

(17.14)

Kettenzugkraft Ft

P1

v

T1

d1

2

[ N ]

(17.15)

Fliehzug Fz q v2 [ N ]

(17.16)

Stützzug Fs

FG lT

8 f

q g lT2

8 f[ N ]

P1[kW] Antriebsleistung

v [m/s] Kettengeschwindigkeit

T1[Nm] Antriebsmoment

d1[m] Teilkreisdurchmesser

q [kg/m] Längengewicht

FG[N] Gewichtskraft

lT[m] Trumlänge

f [m] Durchhang

g [m/s^2] Erdbeschleunigung