Achtung Kettenreaktion

Eine Kette ist nur so stark wie ihr schwächstes Glied: Für den weltweit marktführenden Hersteller von Antriebsketten TSUBAKI stellt dieses Sprichwort mehr als nur eine allgemein gültige und auf viele Bereiche des Lebens übertragbare Aussage dar. Vielmehr ist eine exakte Kenntnis der Leistungsfähigkeit jedes einzelnen Kettenelements entscheidend für die Herstellung der Premium-Rollenketten des japanischen Herstellers. Konstrukteure müssen hingegen bei der Kettenauswahl die Gesamtbelastbarkeit der Kette im Blick haben. Doch nicht nur das: Es sind weit mehr Parameter zu berücksichtigen.

kobra1-02-2015.jpgGT4 Winner Kette

Eine zu Antriebszwecken eingesetzte Rollenkette besteht aus den fünf Komponenten Bolzen, Buchse, Rolle, Innen- und Außenlasche. Jede dieser Komponenten muss nicht nur genauen geometrischen Anforderungen entsprechen sondern auch den im Betrieb auftretenden Zug-, Scher- und Biegebelastungen sowie Stößen standhalten. Der Einsatz von hochwertigen Materialien und speziellen Herstellverfahren bildet die Grundlage für die Qualität der späteren Rollenkette.

Aus den Kettenkomponenten werden die Innen- und Außenglieder gefertigt, die wechselseitig zur Kette zusammengesetzt werden. TSUBAKI verfügt über eine bald 100-jährige Erfahrung in der Kettenfertigung. Besonderes Augenmerk legt der Antriebsspezialist dabei auf qualitativ hochwertige Fertigungsprozesse, um am Ende des Prozesses seinen Kunden homogen gefertigte Qualitätsketten auszuliefern.

Offene Kette wird geschlossen

Im Kettentrieb übernimmt eine geschlossene und damit endlose Kette die Kraftübertragung. Für einen leichteren Einbau wird hier in der Regel zunächst eine offene Antriebskette eingelegt, die mittels Verschlussglied zur Endloskette geschlossen wird. Das Verschlussglied besteht aus einem sogenannten Steckglied (Außenlasche mit vernieteten Bolzen und einer Verschlusslasche), welches zum Beispiel mit Feder oder Splint gesichert wird. Mit dieser gängigen Methode werden in der Regel offene Antriebsketten geschlossen.

Die Verschlusslasche ist allerdings nicht wie bei der Grundkette mit Presssitz fixiert. Das führt dazu, dass das Standardverschlussglied aufgrund der höheren Bewegungsfreiheit des Bolzens im Laschenauge eine niedrigere Dauerfestigkeit als die Grundkette aufweist. Um die Festigkeit der Grundkette zu erhalten, müsste die Verschlusslasche ebenfalls mit einem Presssitz fixiert werden. In der Praxis ist das umständlich, aufwändig oder gar unmöglich. Zur Erhöhung der Festigkeit des Verschlussgliedes bietet TSUBAKI deshalb die Stanzringverdichtung an. Bei dieser patentierten Technik wird rund um die Augen der Verschlusslasche das Material kaltverformt. Dies führt zu definierten Materialeigenspannungen und zur Erhöhung der Festigkeit im Bereich der Laschenaugen. Mit dieser Stanzringverdichtung an der Verschlusslasche wird eine 100 % dynamische Übertragungskapazität der Grundkette erreicht.
In Anlagen mit ungerader Anzahl an Kettengliedern ist ein gekröpftes Kettenglied in der Kette verbaut. Aufgrund des nicht vorhandenen Presssitzes und der gekröpften Laschenform ist beim Einsatz eines gekröpften Verschlussgliedes mit einer noch geringeren Festigkeit als bei herkömmlichen Verschlussgliedern zu rechnen. Hier empfiehlt es sich, ein Design mit einer geraden Anzahl an Kettengliedern zu wählen. Ist das nicht möglich, sollte ein gekröpftes Doppelglied verwendet werden, welches in der Kette auch mit Presssitz vernietet wird. Bei den Antriebsketten von TSUBAKI ist die Grundkette zu 100 % belastbar.

kobra2-02-2015.jpg

Explosionszeichnung der Rollenkette

Normen für die Belastbarkeit

Die Mindestanforderungen an die Belastbarkeit von Rollenketten sind in der Internationalen Norm ISO 606 (Ersatz u. a. für DIN 8187-1 und DIN 8188-1) geregelt. Zu dieser Norm konforme Rollenketten müssen die vorgegebenen Minimalanforderungen zur Kettenbelastung einhalten. Dabei handelt es sich
• um die minimale Bruchkraft Fb, welche im Zerreißtest unter definierten Bedingungen gem. ISO 606 ermittelt wird. Die minimale Bruchkraft dient als Kennwert zum einfachen Vergleich von Ketten.
• die minimale dynamische Festigkeit Fd, welche gem. dem dynamischen Konformitätstest nach ISO 15654 bei mind. 3 Mio. Lastwechseln ermittelt wird. Dieser Dauerfestigkeits-Kennwert dient u. a. als Grenzwert bei der Kettenauswahl.

Beide Bedingungen der ISO 606 schließen jedoch gekröpfte Glieder und Verschlussglieder aus, womit theoretisch beide Kettenglieder vom Gesichtspunkt der statischen als auch der dynamischen (Wechsel-)Belastbarkeit die schwächsten Glieder der Kette darstellen könnten. TSUBAKI gestattet dem Konstrukteur wie schon erwähnt, dass alle Kettenglieder in seiner Anlage gleich stark sind.
Sind also konstruktionsseitig die Auswahl- und Betriebsbedingungen der Rollenkette optimal gesetzt, ist eine lange Standzeit der Kette zu erwarten. Bezogen auf das Lastwechselspiel lässt sich die Standzeit der Kette anhand des Dauerfestigkeits-Kennwertes bemessen. Dieser bezieht sich bei TSUBAKI auf mind. 10 Millionen Lastwechsel, bei denen Ermüdungsbrüche nicht zu erwarten sind.

Die Standzeit der Kette bezogen auf den Gelenkverschleiß hängt stark von Betriebsbedingungen wie Zugbelastung, Belastungswechsel, Geschwindigkeit, Einlaufkontakte, Temperatur und Schmierung ab. Hinzu können einschränkende Faktoren wie Verunreinigung, Korrosion, chemische Prozesse oder Mangelschmierung kommen, die durch das Umfeld bzw. die Handhabung verursacht werden. Eine Standzeitangabe unter Berücksichtigung dieser Betriebsbedingungen könnte daher nur einen Richtwert darstellen.

Gefahr im Verschleiß

Ungünstige Betriebsbedingungen tragen in der Praxis aber häufig dazu bei, eine ursprünglich homogen gefertigte Rollenkette im Laufe des Betriebes zu schwächen. Einer der am häufigsten auftretenden Mängel ist hierbei der Verschleiß im Kettengelenk. Die Bewegung von Bolzen und Buchse führt zum Materialverschleiß, der abhängig von den tribologischen Verhältnissen im Kettengelenk unterschiedlich früh eintreten oder stark ausfallen kann. Im ungünstigsten Fall ist dieser so stark, dass die betriebsbedingt geschwächte Komponente zum schwächsten Kettenglied mutiert und letztendlich versagt. Präventivmaßnahmen kann der Konstrukteur normalerweise schon im Vorfeld bei der Auswahl treffen - angefangen bei Schmierung, Korrosionsschutz oder Schutz vor Fremdpartikeln bis hin zur Vorgabe von Installations- und Wartungsvorschriften für den Antrieb.

kobra3-02-2015.jpg

Verschlusslasche mit Stanzringverdichtung

Besser vorbeugen als heilen

Hilfreich ist dabei der Leitfaden zur Ketteninstallation, -pflege und -wartung von TSUBAKI. Er richtet sich an Konstrukteure, Instandhalter und Lieferanten von Endkunden. Auf über 80 Seiten stehen umfassende Informationen über Ketten, deren Installation und Handhabung zur Verfügung, unter deren Berücksichtigung Anwender eine maximale Standzeit aus der Kette herausholen. Beschreibungen zu typischen Kettenschäden schildern mögliche Ursachen. Maßnahmen zu deren Behebung werden vorgeschlagen. Der Leitfaden gibt eine einfache Anleitung, um die häufigsten Ursachen für Kettenausfälle zu vermeiden und mögliche Gegenmaßnahmen zu ergreifen.

Katalog kostenfrei zum Download bereit clicken sie hier. Wer darüber hinaus weitere Hilfestellungen benötigt, wird vom TSUBAKI Team gerne auch persönlich beraten unter Telefon: 08105 / 7307 100 oder E-mail.

Autor: Jörg Cada (Technischer Kundenberater bei der TSUBAKI Deutschland GmbH)

– 2015 June 19