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.
There are two types of links alternating in the bush roller chain. The first type is inner links, having two inner plates held together by two sleeves or bushings upon which rotate two rollers. Inner links alternate with the CZPT type, the outer links, consisting of two outer plates held together by pins passing through the bushings of the inner links. The “bushingless” roller chain is similar in operation though not in construction; instead of separate bushings or sleeves holding the inner plates together, the plate has a tube stamped into it protruding from the hole which serves the same purpose. This has the advantage of removing one step in assembly of the chain.
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.
Many oil-based lubricants attract dirt and other particles, eventually forming an abrasive paste that will compound wear on chains. This problem can be circumvented by use of a “dry” PTFE spray, which forms a solid film after application and repels both particles and moisture.
VARIANTENDESIGN
Aufbau einer Rollenkette: 1. Außenlasche, 2. Innenlasche, 3. Bolzen, 4. Buchse, 5. Rolle
If the chain is not being used for a high wear application (for instance if it is just transmitting motion from a hand-operated lever to a control shaft on a machine, or a sliding door on an oven), then one of the simpler types of chain may still be used. Conversely, where extra strength but the smooth drive of a smaller pitch is required, the chain may be “siamesed”; instead of just two rows of plates on the outer sides of the chain, there may be three (“duplex”), four (“triplex”), or more rows of plates running parallel, with bushings and rollers between each adjacent pair, and the same number of rows of teeth running in parallel on the sprockets to match. Timing chains on automotive engines, for example, typically have multiple rows of plates called strands.
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.
Roller chain is ordinarily hooked up using a master link (also known as a connecting link), which typically has one pin held by a horseshoe clip rather than friction fit, allowing it to be inserted or removed with simple tools. Chain with a removable link or pin is also known as cottered chain, which allows the length of the chain to be adjusted. Half links (also known as offsets) are CZPT and are used to increase the length of the chain by a single roller. Riveted roller chain has the master link (also known as a connecting link) “riveted” or mashed on the ends. These pins are made to be durable and are not removable.
VERWENDEN
An example of two ‘ghost’ sprockets tensioning a triplex roller chain system
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 (cold) vector thrust nozzle – the nozzle is rotated by a chain drive from an air motor
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
The most common measure of roller chain’s strength is tensile strength. Tensile strength represents how much load a chain can withstand under a one-time load before breaking. Just as important as tensile strength is a chain’s fatigue strength. The critical factors in a chain’s fatigue strength is the quality of steel used to manufacture the chain, the heat treatment of the chain components, the quality of the pitch hole fabrication of the linkplates, and the type of shot plus the intensity of shot peen coverage on the linkplates. CZPT factors can include the thickness of the linkplates and the design (contour) of the linkplates. The rule of thumb for roller chain operating on a continuous drive is for the chain load to not exceed a mere 1/6 or 1/9 of the chain’s tensile strength, depending on the type of master links used (press-fit vs. slip-fit)[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 |
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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