Grundlagen eines Kettenantriebs
Verschleißlängung
Beim Umlauf um die Kettenscheibe ist die Kette unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt. Die Kraftübertragung erfolgt ausschließlich im sogenannten Lasttrum, in dem die Kette vom Antriebsrad gezogen wird. Auf dem gegenüberliegenden Kettenstrang bewegt sich die Kette weg vom Antriebsrad und ist entlastet. Dieser Abschnitt wird als Leertrum bezeichnet.
Lasttrum und Leertrum
Im Lasttrum bewegt sich die Kette auf das Antriebsrad zu. Ausschließlich in diesem Kettenabschnitt erfolgt die Lastübertragung. Im Leertrum bewegt sich die Kette auf das Antriebsrad zu.
Polygoneffekt
Eine Kette umschlingt die Kettenräder in Form eines Vielecks. Daraus resultiert, dass der wirksame Durchmesser des Rades und entsprechend die Kettengeschwindigkeit schwanken. Diese Ungleichförmigkeit der Kettenfortschrittsgeschwindigkeit nennt man Polygoneffekt, welcher sowohl zu einem unruhigen Lauf der Kette und Schwingungen im Trieb, als auch zu hohen Zusatzkräften und damit zur vorzeitigen Zerstörung der Kette führen kann. Je geringer die Zähnezahl des Kettenrades, desto größer ist der prozentuale Geschwindigkeitsunterschied.
Durchhang von Rollenketten
Aufgrund des Polygoneffekts im Kettenstrang ändern sich im Betrieb die Trumlängen periodisch, weshalb ein Durchhang des Leertrums der Kette zwingend notwendig ist. Dieser Durchhang soll zwischen 1 % und 3 % des Achsabstandes betragen, um zusätzliche Kettenbelastungen zu vermeiden.
Zulässiger Durchhang von Rollenketten:
- 3% bei einfachen Trieben
- 2% bei Hochleistungstrieben
- 1% bei Sonderanwendungen wie Synchronlauf oder Positionierung
Das Einlauf- und Verschleißverhalten von Rollenketten bewirkt eine kontinuierliche Längung und somit einen zunehmenden Durchhang im Laufe der Zeit. Da eine Rollenkette lediglich eine begrenzte Längung verträgt, muss für die entstehende Längung ein Ausgleich geschaffen werden. Eine Kette kann trotz auftretender Verschleißlängung einwandfrei arbeiten, sofern sie fortlaufend nachgespannt und so weiterhin im vorgesehenen Zustand betrieben wird. Bei fehlender Wartung und Nachspannung der Kette hingegen erhöht sich der Durchhang im Leertrum zunehmend, wodurch die Kettenspannung zu gering ist.
Zu geringe Kettenspannung
Ist die Kettenspannung zu gering, wird der Umschlingungswinkel der Kette um die Räder verringert, sodass ein Springen der Kette über die Verzahnung eintreten kann. Dieses Überspringen der Kette bewirkt eine Abweichung der Steuerzeiten beispielsweise in Positionierantrieben und kann unter Umständen zu einem Bruch führen. Neben einer erhöhten Geräuschentwicklung hat eine zu geringe Spannung der Kette zudem einen unruhigen, den Verschleiß weiter fördernden Lauf der Kette zur Folge.
Zu hohe Kettenspannung
Ist die Kettenspannung zu hoch, bewirkt die erhöhte Gelenkflächenpressung eine verstärkte Reibung im Kettengelenk und begünstigt dadurch eine schnellere Verschleißlängung der Kette. Aufgrund der hohen Kettenzugkraft werden zusätzlich zur Kette auch weitere Maschinenkomponenten wie Kettenrad, Lagerung etc. einer stärkeren Beanspruchung ausgesetzt, sodass deren Einsatzdauer verkürzt wird. Reibspuren an den Kettenrollen sind ein Zeichen von zu starker Spannung.
