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Rollenketten

Antriebs- und Förderketten nach DIN 8187, DIN 8188 und ISO 606

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Allgemeines über Rollenketten

Die Rollenkette hat als energie- und lastübertragendes Verbindungselement eine große technische Bedeutung. Durch ihre vielseitige Verwendbarkeit und flexible Einsatzmöglichkeit ist die Rollenkette in Bereichen wie landwirtschaftliche Maschinen, in industriellen Maschinen, in der Lebensmitteltechnik zu finden. Die Rollenkette ermöglicht eine schlupffreie Kraftübertragung, überbrückt auch größere Distanzen, was den Achsabstand zwischen An- und Abtrieb betrifft, und erreicht dabei noch einen guten Wirkungsgrad von ca. 98 %.

Aufbau einer Rollenkette

Der prinzipielle Aufbau einer Rollenkette sieht wie folgt aus:

Außenlasche: Jedes zweite Kettenglied einer Rollenkette hat je zwei Außenlaschen, die immer paarweise gegenüberliegend angeordnet sind.

Innenlasche: Nach jeder Außenlasche einer Rollenkette folgen zwei Innenlaschen, die ebenfalls paarweise gegenüberliegend angeordnet sind.

Bolzen: Die Bolzen einer Rollenkette sind in die Außenlaschen eingepresst und mit diesen vernietet. Damit sind die Bolzen neben den Außen- und Innenlaschen die eigentlichen Verbindungselemente einer Rollenkette.

Hülse: Zwei Hülsen verbinden zwei Innenlaschen miteinander.

Rolle: Auf jede Hülse wird eine Rolle geschoben, welche der Rollenkette und den mit ihr kämmenden Kettenrädern eine geringere Reibung verleiht.

Eigenschaften & Ausführungen

Ein besonderer Vorzug der Rollenkette besteht darin, dass mit ihr auch größere geometrische Distanzen ohne Probleme überwunden werden können. Auch können Toleranzen in den Achsabständen leicht ausgeglichen werden. Eine federnd angeordnete Spannrolle kann beispielsweise ein zu großes Durchhängen des Leertrums einer Rollenkette verhindern und diese leicht auf die nötige Spannung bringen.
Bei zu erwartender zunehmender Zugbelastung einer Rollenkette besteht auch die Möglichkeit, diese als Mehrfach-Rollenkette auszulegen.

Gebräuchlich sind folgende Ausführungen:

  • Einfach-Rollenkette (Simplexausführung)
  • Zweifach-Rollenkette (Duplexausführung)
  • Dreifach-Rollenkette (Triplexausführung)

Die Rollenkette und ihre Möglichkeiten

Mit einer Rollenkette lassen sich viele Probleme lösen, welche mit anderen Antriebsmethoden nur schwieriger oder nur unter Inkaufnahme von Nachteilen verbunden wären. So können auch größere Achsabstände von An- und Abtrieb ohne großen technischen Aufwand realisiert werden. Wollte man größere Abstände durch Hintereinanderschaltung von mehreren Zahnrädern überbrücken, so hätte das nicht nur einen schlechteren Wirkungsgrad wegen erhöhter Reibung zur Folge, sondern auch die Drehrichtung würde sich mit jedem weiteren Zahnrad umkehren. Mit den Vorzügen einer Rollenkette lassen sich viele technische Probleme meistern. So ist beispielsweise die schlupffreie Kraftübertragung ein wesentlicher Grund dafür, dass in jedem Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor eine Zweifach-Rollenkette als Duplexausführung den Nockenwellenantrieb für die Ventilsteuerung übernimmt.

Laufeffekte einer Rollenkette

Das Kettenrad, auf dem eine Rollenkette läuft, ist in seiner Außenkontur in etwa vergleichbar mit einem vieleckigen Polygon. Die Anzahl der Zähne des Kettenrades entspricht dabei der Anzahl Ecken des Polygons. Das Kettenrad hat damit keinen über den Umfang konstanten, sondern einen veränderlichen Radius. Der Radius bewegt sich von einem Minimalwert (senkrechter Abstand Achsmitte, Kettenrad bis tiefste Polygonstelle) und einem Maximalwert (senkrechter Abstand Achsmitte, Kettenrad bis Ecke des Polygons). Wenn nun die Kette während des Laufes auf dem Kettenrad abrollt, so führt dieser veränderliche Radius zu einem Ungleichförmigkeitsgrad, was die Kettengeschwindigkeit betrifft. Diese Erscheinung wird als Polygoneffekt bezeichnet und tritt selbst dann auf, wenn das Kettenrad mit konstanter Winkelgeschwindigkeit rotiert. Je größer die Zähnezahl des Kettenrades, desto geringer wirkt sich jedoch der Polygoneffekt aus.

Günstige Betriebsbedingungen einer Rollenkette

Eine Rollenkette sollte möglichst in waagerechter Anordnung oder davon abweichend in leichter Schräglage betrieben werden. Die Anordnung des Antriebs sollte so gewählt werden, dass das Lasttrum sich immer oben befindet und das Leertrum unten. Diese Anordnung bewirkt immer ein leichtes Durchhängen des Leertrums, wobei dieser Kettendurchhang ca. 1 % des Achsabstandes zwischen An- und Abtrieb betragen sollte. Bei größer werdendem Achsabstand ist es zweckmäßig, den Lauf des durchhängenden Leertrums mit einer Führungsschiene zu unterstützen.

Die Belastung einer laufenden Rollenkette ist schwellend, wobei das Lasttrum einer Zugbelastung ausgesetzt ist. Im Bereich des Leertrums fällt die Zugbelastung auf Null zurück, die Kette wird entlastet, bis sie wieder in den Bereich des Lasttrums gelangt. Diese ständige Schwellbelastung während des Kettenlaufs bringt im Laufe der Zeit zwangsläufig eine bleibende Dehnung der Rollenkette mit sich. Wenn diese Dehnung den Bereich von ca. 3 % der gesamten Kettenlänge überschreitet, sollte die Rollenkette ausgetauscht werden.

Fazit

Die breite Vielfalt von Anwendungsmöglichkeiten von Rollenketten zeigt die außerordentliche Zuverlässigkeit dieser Antriebsart. Bei entsprechender Belastung der Ketten sind auch Zweifach- und Dreifachausführungen üblich. Durch Verwendung von Duplex- oder Triplex-Rollenketten lassen sich bei gleicher Kettenteilung und gleicher Kettenbaugröße höhere Belastungen realisieren.

Auch der Antrieb mehrerer paralleler Wellen, die räumlich voneinander versetzt sind, ist mit einer Rollenkette möglich. Dabei behalten alle angetriebenen Wellen die gleiche Drehrichtung, wenn die Kette sämtliche Antriebszahnräder von außen umschließt und antreibt. Es ist jedoch auch eine Drehrichtungsumkehr einzelner Wellen möglich, wenn dies gewünscht oder notwendig ist. Durch Umschlingung der Antriebszahnräder dieser Wellen mit der Rollenkette nach innen lässt sich deren Drehrichtung umkehren.

Entscheidend für eine Minimierung des Kettenverschleißes ist jedoch immer eine genaue Flucht der Kettenräder und die Einhaltung der Kettenspur.
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