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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