Produktbeschreibung
ROLLENKETTE
Die Rollenkette, auch Buchsenrollenkette genannt, ist der am häufigsten verwendete Kettenantrieb für die Kraftübertragung von mechanischen Kurbelwellen in vielen Haushalts-, Industrie- und Landwirtschaftsmaschinen, darunter Förderbänder, Draht- und Rohrziehmaschinen, Druckmaschinen, Autos, Motorräder und Fahrräder. Sie besteht aus einer Reihe kurzer, zylindrischer Rollen, die durch Seitenglieder verbunden sind. Angetrieben wird sie von einem Zahnrad, dem Kettenrad. Sie ist eine einfache, zuverlässige und effiziente Methode zur Kraftübertragung von Kurbelwellen.
AUFBAU DER KETTE
Zwei unterschiedlich große Rollenketten, Aufbaubeispiel.
Bei der Buchsenrollenkette wechseln sich zwei Arten von Gliedern ab. Die erste Art sind die Innenglieder, bestehend aus zwei inneren Lamellen, die durch zwei Buchsen zusammengehalten werden, auf denen sich zwei Rollen drehen. Die Innenglieder wechseln sich mit den CZPT-Außengliedern ab, die aus zwei äußeren Lamellen bestehen, die durch Bolzen verbunden sind, welche durch die Buchsen der Innenglieder verlaufen. Die „buchsenlose“ Rollenkette funktioniert ähnlich, ist aber anders konstruiert: Anstelle separater Buchsen, die die inneren Lamellen zusammenhalten, ist in die Lasche ein Rohr eingeprägt, das aus der Bohrung herausragt und denselben Zweck erfüllt. Dies hat den Vorteil, dass ein Montageschritt entfällt.
Die Konstruktion von Rollenketten reduziert die Reibung im Vergleich zu einfacheren Bauweisen, was zu höherer Effizienz und geringerem Verschleiß führt. Die ursprünglichen CZPT-Antriebsketten besaßen weder Rollen noch Buchsen. Die inneren und äußeren Laschen wurden von Bolzen gehalten, die direkt mit den Kettenradzähnen in Kontakt standen. Diese Konfiguration führte jedoch zu extrem schnellem Verschleiß sowohl der Kettenradzähne als auch der Laschen an den Drehpunkten. Dieses Problem wurde teilweise durch die Entwicklung von Buchsenketten gelöst. Hierbei verlaufen die Bolzen, die die äußeren Laschen halten, durch Buchsen oder Hülsen, die die inneren Laschen verbinden. Dadurch verteilte sich der Verschleiß auf eine größere Fläche. Dennoch verschleißten die Kettenradzähne aufgrund der Gleitreibung an den Buchsen immer noch schneller als gewünscht. Durch das Hinzufügen von Rollen, die die Buchsenhülsen der Kette umgeben und einen Wälzkontakt mit den Kettenradzähnen herstellen, wird eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit sowohl der Kettenräder als auch der Kette erreicht. Selbst bei ausreichender Schmierung der CZPT-Kette ist die Reibung sehr gering. Eine kontinuierliche und saubere Schmierung von Rollenketten ist für einen effizienten Betrieb und die korrekte Kettenspannung von entscheidender Bedeutung.
SCHMIERUNG
Viele Antriebsketten (z. B. in Fabrikanlagen oder beim Nockenwellenantrieb in Verbrennungsmotoren) arbeiten in sauberen Umgebungen. Dadurch sind die Verschleißflächen (Bolzen und Buchsen) vor Niederschlag und Staub geschützt, oft sogar in geschlossenen Systemen wie Ölbädern. Einige Rollenketten sind mit O-Ringen im Zwischenraum zwischen den äußeren und inneren Rollengliedern ausgestattet. Kettenhersteller begannen 1971 mit der Verwendung dieser Funktion, nachdem Joseph Montano sie bei Whitney Chain in Hartford, Connecticut, entwickelt hatte. O-Ringe verbessern die Schmierung der Kettenglieder von CZPT-Antriebsketten – ein entscheidender Faktor für deren Lebensdauer. Diese Gummidichtungen bilden eine Barriere, die das werkseitig aufgetragene Schmierfett in den Verschleißbereichen von Bolzen und Buchsen hält. Außerdem verhindern die O-Ringe, dass Schmutz und andere Verunreinigungen in die Kettenglieder eindringen und dort erheblichen Verschleiß verursachen. [Quelle benötigt]
Es gibt auch viele Ketten, die unter schmutzigen Bedingungen eingesetzt werden müssen und aus Größen- oder Betriebsgründen nicht abgedichtet werden können. Beispiele hierfür sind Ketten an Landmaschinen, Fahrrädern und Kettensägen. Diese Ketten weisen zwangsläufig einen relativ hohen Verschleiß auf, insbesondere wenn die Bediener bereit sind, mehr Reibung, geringere Effizienz, mehr Lärm und häufigeren Austausch in Kauf zu nehmen, weil sie Schmierung und Einstellung vernachlässigen.
Viele ölbasierte Schmierstoffe ziehen Schmutz und andere Partikel an und bilden mit der Zeit eine abrasive Paste, die den Verschleiß an Ketten verstärkt. Dieses Problem lässt sich durch die Verwendung eines „trockenen“ PTFE-Sprays umgehen, das nach dem Auftragen einen festen Film bildet und sowohl Partikel als auch Feuchtigkeit abweist.
VARIANTENDESIGN
Aufbau einer Rollenkette: 1. Außenlasche, 2. Innenlasche, 3. Bolzen, 4. Buchse, 5. Rolle
Wird die Kette nicht für Anwendungen mit hohem Verschleiß eingesetzt (beispielsweise zur Kraftübertragung von einem handbetätigten Hebel auf eine Steuerwelle einer Maschine oder einer Schiebetür eines Ofens), kann eine der einfacheren Kettenarten verwendet werden. Ist hingegen eine höhere Festigkeit bei gleichzeitig leichtgängigem Lauf mit kleinerer Teilung erforderlich, kann die Kette mehrlagig ausgeführt sein. Anstelle von nur zwei Laschenreihen an den Außenseiten der Kette können drei („Duplex“), vier („Triplex“) oder mehr parallel verlaufende Laschenreihen vorhanden sein, zwischen denen jeweils zwei benachbarte Laschen durch Buchsen und Rollen getrennt sind. Die entsprechende Anzahl an Zahnreihen auf den Kettenrädern ist ebenfalls parallel angeordnet. Steuerketten in Automobilmotoren beispielsweise verfügen typischerweise über mehrere Laschenreihen, sogenannte Litzen.
Rollenketten werden in verschiedenen Größen hergestellt. Die gängigsten CZPT-Ketten entsprechen den ANSI-Normen 40, 50, 60 und 80. Die erste(n) Ziffer(n) geben die Teilung der Kette in Achtelzoll an. Die letzte Ziffer steht für eine Standardkette (0), eine Leichtbaukette (1) und eine Gleitketten ohne Rollen (5). Eine Kette mit einer Teilung von einem halben Zoll entspricht beispielsweise #40, während ein Kettenrad der Norm #160 einen Zahnabstand von 2 Zoll aufweist. Metrische Teilungen werden in Sechzehntelzoll angegeben; eine metrische Kette #8 (08B-1) entspricht somit einer ANSI #40. Die meisten Rollenketten bestehen aus unlegiertem Kohlenstoffstahl oder legiertem Stahl. Edelstahl wird jedoch in der Lebensmittelverarbeitung oder anderen Bereichen eingesetzt, in denen Schmierung problematisch ist. Nylon oder Messing kommen aus demselben Grund gelegentlich zum Einsatz.
Rollenketten werden üblicherweise mit einem Kettenschloss (auch Verbindungsglied genannt) verbunden. Dieses Kettenschloss besitzt in der Regel einen Bolzen, der von einem Hufeisenclip gehalten wird und nicht durch Reibung befestigt ist. Dadurch lässt es sich mit einfachem Werkzeug einsetzen und entfernen. Ketten mit einem herausnehmbaren Glied oder Bolzen werden auch als Keilketten bezeichnet. Sie ermöglichen die Längenverstellung der Kette. Halbglieder (auch Offsetglieder genannt) bestehen aus verzinntem Zinkdruckguss (CZPT) und dienen dazu, die Kettenlänge um eine einzelne Rolle zu verlängern. Bei genieteten Rollenketten ist das Kettenschloss (auch Verbindungsglied genannt) an den Enden vernietet oder verpresst. Diese Bolzen sind besonders robust und nicht entfernbar.
VERWENDEN
Ein Beispiel für zwei „Geister“-Kettenräder, die ein dreifaches Rollenkettensystem spannen
Rollenketten werden in Antrieben mit niedrigen bis mittleren Geschwindigkeiten von etwa 600 bis 800 Fuß pro Minute eingesetzt; bei höheren Geschwindigkeiten von etwa 2.000 bis 3.000 Fuß pro Minute werden jedoch aufgrund von Verschleiß- und Geräuschproblemen normalerweise Keilriemen verwendet.
Eine Fahrradkette ist eine Art Rollenkette. Fahrradketten können ein Kettenschloss haben oder zum Anbringen und Abnehmen ein Kettennieter erfordern. Eine ähnliche, aber größere und damit stärkere Kette wird bei den meisten Motorrädern verwendet, obwohl sie manchmal durch einen Zahnriemen oder einen Kardanantrieb ersetzt wird, die einen geringeren Geräuschpegel und einen niedrigeren Wartungsaufwand bieten.
Die große Mehrheit der Automobilmotoren verwendet Rollenketten zum Antrieb der Nockenwelle(n). Sehr leistungsstarke Motoren verwenden oft Zahnradantrieb, und ab den frühen 1960er Jahren wurden von einigen Herstellern Zahnriemen eingesetzt.
Ketten werden auch bei Gabelstaplern mit Hydraulikzylindern als Umlenkrolle zum Anheben und Absenken des Gabelträgers verwendet; diese Ketten werden jedoch nicht als Rollenketten, sondern als Hub- oder Blattketten bezeichnet.
Die Trennketten von Kettensägen ähneln äußerlich Rollenketten, sind aber enger mit Blattketten verwandt. Sie werden durch vorstehende Treibglieder angetrieben, die gleichzeitig dazu dienen, die Kette auf der Führungsschiene zu positionieren.
Sea Harrier FA.2 ZA195 CZPT (kalt) Schubvektordüse – die Düse wird über einen Kettenantrieb von einem Luftmotor gedreht.
Eine vielleicht ungewöhnliche Verwendung von zwei Motorradketten findet sich beim Harrier Jump CZPT, wo ein Kettenantrieb von einem Luftmotor genutzt wird, um die beweglichen Triebwerksdüsen zu drehen, wodurch diese für den Schwebeflug nach unten oder für den normalen Vorwärtsflug nach hinten gerichtet werden können – ein System, das als Schubvektorsteuerung bekannt ist.
TRAGEN
Der Verschleiß einer Rollenkette führt zu einer Vergrößerung der Teilung (Abstand der Kettenglieder) und damit zu einer Kettenverlängerung. Dies ist auf Verschleiß an den Drehzapfen und Buchsen zurückzuführen, nicht auf eine tatsächliche Dehnung des Metalls (wie sie beispielsweise bei flexiblen Stahlbauteilen wie dem Handbremsseil eines Kraftfahrzeugs vorkommt).
Bei modernen Ketten ist es ungewöhnlich, dass eine Kette (außer Fahrradketten) bis zum Bruch verschleißt, da eine verschlissene Kette zu schnellem Verschleiß der Ritzelzähne führt, was schließlich zum Verlust aller Zähne am Ritzel führt. Die Ritzel (insbesondere das kleinere der beiden) unterliegen einer Schleifbewegung, die eine charakteristische Hakenform in die Antriebsfläche der Zähne einprägt. (Dieser Effekt wird durch eine falsch gespannte Kette verstärkt, ist aber trotz aller Sorgfalt unvermeidbar.) Die verschlissenen Zähne (und die Kette) verhindern eine reibungslose Kraftübertragung, was sich durch Geräusche, Vibrationen oder (bei Automotoren mit Steuerkette) durch die mit einer Zündzeitpunktpistole messbare Zündzeitpunktabweichung bemerkbar machen kann. In diesen Fällen sollten sowohl Ritzel als auch Kette ausgetauscht werden, da eine neue Kette auf verschlissenen Ritzeln nicht lange hält. In weniger schweren Fällen kann jedoch das größere der beiden Ritzel möglicherweise erhalten werden, da das kleinere in der Regel am stärksten verschleißt. Nur bei sehr leichten Anwendungen wie einem Fahrrad oder in extremen Fällen unsachgemäßer Kettenspannung springt die Kette normalerweise von den Ritzeln.
Die durch Verschleiß bedingte Verlängerung einer Kette wird nach folgender Formel berechnet:
M = die Länge einer Anzahl von Gliedern gemessen
S = die Anzahl der gemessenen Glieder
P = Tonhöhe
In der Industrie ist es üblich, die Bewegung des Kettenspanners (manuell oder automatisch) oder die genaue Länge der Antriebskette zu überwachen (eine Faustregel besagt, dass eine Rollenkette mit einer Länge von 31 Zähnen bei einem verstellbaren Antrieb bzw. 1,51 Zähnen bei einem festen Kettenmittelpunkt ausgetauscht werden sollte). Eine einfachere Methode, die sich besonders für Fahrrad- und Motorradfahrer eignet, ist, die Kette vom größeren der beiden Ritzel wegzuziehen, während man sicherstellt, dass sie straff gespannt ist. Jede deutliche Bewegung (z. B. wenn man durch einen Spalt sehen kann) deutet wahrscheinlich auf eine verschlissene Kette hin. Wird das Problem ignoriert, kommt es zu Schäden am CZPT-Gelenk. Verschleiß des CZPT-Gelenks hebt diesen Effekt auf und kann den Kettenverschleiß verdecken.
KETTENFESTIGKEIT
Das gebräuchlichste Maß für die Festigkeit von Rollenketten ist die Zugfestigkeit. Sie gibt an, wie viel Last eine Kette unter einmaliger Belastung aushält, bevor sie bricht. Ebenso wichtig wie die Zugfestigkeit ist die Dauerfestigkeit. Entscheidende Faktoren für die Dauerfestigkeit sind die Stahlqualität, die Wärmebehandlung der Kettenkomponenten, die Qualität der Lochung der Laschen und die Art und Intensität des Kugelstrahlens. Bei CZPT-Ketten spielen die Dicke und die Kontur der Laschen eine Rolle. Als Faustregel gilt für Rollenketten im Dauerbetrieb, dass die Kettenbelastung je nach Art der verwendeten Kettenglieder (Presspassung vs. Gleitpassung) maximal 1/6 bis 1/9 der Zugfestigkeit betragen sollte.[Quellenangabe erforderlich]Rollenketten, die bei Dauerbetrieb über diese Grenzwerte hinaus betrieben werden, können und versagen typischerweise vorzeitig durch Ermüdung der Gelenkplatten.
Die standardmäßige Mindestbruchfestigkeit der ANSI 29.1 Stahlkette beträgt 12.500 x (Teilung in Zoll).2X-Ring- und O-Ring-Ketten reduzieren den Verschleiß durch interne Schmierung erheblich und verlängern so ihre Lebensdauer. Die interne Schmierung wird beim Vernieten der Kette mittels Vakuum eingebracht.
CHAIN STHangZhouRDS
Normungsorganisationen (wie ANSI und ISO) legen Standards für Konstruktion, Abmessungen und Austauschbarkeit von Antriebsketten fest. Die folgende Tabelle zeigt beispielsweise Daten aus der ANSI-Norm B29.1-2011 (Präzisions-CZPT-Antriebsrollenketten, Anbauteile und CZPT-Elemente), die von der ASME (American Society of CZPT Engineers) entwickelt wurde. Siehe die Referenzen.[8][9][10] für weitere Informationen.
ASME/ANSI B29.1-2011 Rollenketten – Standardgrößen – Größe – Teilung – Maximaler Rollendurchmesser – Minimale Zugfestigkeit – CZPT-Messlast – 25
| ASME/ANSI B29.1-2011 Rollenketten-Standardgrößen | ||||
| Größe | Tonhöhe | Maximaler Rollendurchmesser | Mindestzugfestigkeit CZPT | Messlast |
|---|---|---|---|---|
| 25 | 0,250 Zoll (6,35 mm) | 0,130 Zoll (3,30 mm) | 780 lb (350 kg) | 18 lb (8,2 kg) |
| 35 | 0,375 Zoll (9,53 mm) | 0,200 Zoll (5,08 mm) | 1.760 lb (800 kg) | 18 lb (8,2 kg) |
| 41 | 0,500 Zoll (12,70 mm) | 0,306 Zoll (7,77 mm) | 1.500 lb (680 kg) | 18 lb (8,2 kg) |
| 40 | 0,500 Zoll (12,70 mm) | 0,312 Zoll (7,92 mm) | 3.125 lb (1.417 kg) | 31 lb (14 kg) |
| 50 | 0,625 Zoll (15,88 mm) | 0,400 Zoll (10,16 mm) | 4.880 lb (2.210 kg) | 49 lb (22 kg) |
| 60 | 0,750 Zoll (19,05 mm) | 0,469 Zoll (11,91 mm) | 7.030 lb (3.190 kg) | 70 lb (32 kg) |
| 80 | 1,000 Zoll (25,40 mm) | 0,625 Zoll (15,88 mm) | 12.500 lb (5.700 kg) | 125 lb (57 kg) |
| 100 | 1,250 Zoll (31,75 mm) | 0,750 Zoll (19,05 mm) | 19.531 lb (8.859 kg) | 195 lb (88 kg) |
| 120 | 1,500 Zoll (38,10 mm) | 0,875 Zoll (22,23 mm) | 28.125 lb (12.757 kg) | 281 lb (127 kg) |
| 140 | 1,750 Zoll (44,45 mm) | 1,000 Zoll (25,40 mm) | 38.280 lb (17.360 kg) | 383 lb (174 kg) |
| 160 | 2,000 Zoll (50,80 mm) | 1,125 Zoll (28,58 mm) | 50.000 lb (23.000 kg) | 500 lb (230 kg) |
| 180 | 2,250 Zoll (57,15 mm) | 1,460 Zoll (37,08 mm) | 63.280 lb (28.700 kg) | 633 lb (287 kg) |
| 200 | 2,500 Zoll (63,50 mm) | 1,562 Zoll (39,67 mm) | 78.175 lb (35.460 kg) | 781 lb (354 kg) |
| 240 | 3,000 Zoll (76,20 mm) | 1,875 Zoll (47,63 mm) | 112.500 lb (51.000 kg) | 1.000 lb (450 kg) |
Zur besseren Einprägung folgt eine weitere Darstellung der wichtigsten Maße aus derselben Norm, ausgedrückt in Bruchteilen eines Zolls (was ein Grund für die Wahl der bevorzugten Zahlen in der ANSI-Norm war):
| Steigung (Zoll) | Tonhöhe ausgedrückt in Achteln |
ANSI-Standard Kettennummer |
Breite (Zoll) |
|---|---|---|---|
| 1⁄4 | 2⁄8 | 25 | 1⁄8 |
| 3⁄8 | 3⁄8 | 35 | 3⁄16 |
| 1⁄2 | 4⁄8 | 41 | 1⁄4 |
| 1⁄2 | 4⁄8 | 40 | 5⁄16 |
| 5⁄8 | 5⁄8 | 50 | 3⁄8 |
| 3⁄4 | 6⁄8 | 60 | 1⁄2 |
| 1 | 8⁄8 | 80 | 5⁄8 |
Anmerkungen:
1. Die Teilung ist der Abstand zwischen den Rollenmitten. Die Breite ist der Abstand zwischen den Verbindungsplatten (d. h. etwas größer als die Rollenbreite, um Spielraum zu gewährleisten).
2. Die rechte Ziffer der Norm steht für: 0 = normale Kette, 1 = Leichtbaukette, 5 = rollenlose Buchsenkette.
3. Die linke Ziffer gibt die Anzahl der Achtelzoll an, aus denen die Tonhöhe besteht.
4. Ein „H“ nach der Standardnummer kennzeichnet eine Schwergewichtskette. Eine Zahl mit Bindestrich nach der Standardnummer kennzeichnet eine Doppelstrang- (2), Dreifachstrang- (3) usw. So bezeichnet 60H-3 eine Schwergewichts-Dreifachstrangkette mit der Nummer 60.
Eine typische Fahrradkette (für Kettenschaltungen) verwendet eine schmale 1/2-Zoll-Teilung. Die Kettenbreite ist variabel und hat keinen Einfluss auf die Tragfähigkeit. Je mehr Ritzel das Hinterrad hat (historisch 3–6, heute 7–12), desto schmaler ist die Kette. Ketten werden nach der Anzahl der Gänge verkauft, für die sie ausgelegt sind, z. B. „10-Gang-Kette“. Fahrräder mit Nabenschaltung oder Singlespeed verwenden 1/2″ x 1/8″-Ketten, wobei 1/8″ die maximale Dicke eines Ritzels angibt, das mit der Kette verwendet werden kann.
Typischerweise weisen Ketten mit parallel geformten Gliedern eine gerade Anzahl von Gliedern auf, wobei auf jedes schmale Glied ein breites folgt. Ketten mit einheitlichen Gliedern – an einem Ende schmal und am anderen breit – können auch mit einer ungeraden Anzahl von Gliedern gefertigt werden, was vorteilhaft sein kann, um eine bestimmte Kettenradteilung zu ermöglichen; andererseits ist eine solche Kette tendenziell weniger stabil.
Rollenketten, die nach ISO-Norm hergestellt werden, werden manchmal auch als Isoketten bezeichnet.
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