Kettengetriebe verstehen: Typen, Funktionsweise & Anwendungen

In diesem Artikel lernen Sie die verschiedenen Arten von Kettengetrieben, ihre Funktionsweise, Vorteile, Nachteile, Anwendungen und können am Ende eine PDF-Datei herunterladen.

Kettengetriebe und Typen:

Kettengetriebe eignen sich für kleine Achsabstände und können generell bis 3 m, in Sonderfällen bis 8 m eingesetzt werden. Kettengetriebe übertragen Leistungen bis 100 kW bei Umfangsgeschwindigkeiten bis 15 m/s. Das Übersetzungsverhältnis kann bis 8:1 betragen.

Der Hauptnachteil von Riemen- und Seilgetrieben ist, dass das Übersetzungsverhältnis nicht konstant bleibt, sondern durch Schlupf variiert. Da Kettengetriebe formschlüssig (positive drives) sind, gibt es keinen Schlupf – das Übersetzungsverhältnis bleibt konstant.

Kettengetriebe finden breite Anwendung in der Kraftübertragung: Fahrräder, Motorräder, Walzwerke, Landmaschinen, Werkzeugmaschinen, Förderbänder, Kohleschneider etc. Ein Kettengetriebe besteht aus einer Kette und zwei Rädern – den Kettenrädern (Sprockets). Kettenräder sind gezahnte Räder, über die eine endlose Kette läuft.

Kettentypen in der Kraftübertragung

1. Rollenkette (Roller Chain)
2. Stille Kette / Zahnketten (Silent Chain / Inverted Tooth Chain)
3. Plattenkette / Gelenkkette (Leaf Chain)
4. Flachketten / Laschenketten (Flat-top Chain)
5. Stahl-Gelenkkette (Engineering Steel Chain)

Unabhängig von den Kettentypen werden ihre Bauformen wie folgt klassifiziert:

1. Gerade Gliederketten (Straight Link Chains) – abwechselnd „Außen“- und „Innen“-Glieder.
2. Versatz-Gliederketten (Offset Link Chains) – alle Glieder gleich. Dazu gehören Integral-Gliederketten wie Stangenketten (Bar-Link), Flachketten (Flat-Top) und geschweißte Stahlketten.

Rollenketten sind die gängigsten in Fahrrädern, Motorrädern, Werkzeugmaschinen etc. Stille Ketten (umgekehrte Zahnketten) werden für ruhige, geräuscharme Betriebe bei niedrigen Geschwindigkeiten eingesetzt.

Kettentypen im Detail

Aus industrieller Sicht sind die Hauptkettentypen:

1. Rollenkette (Bush Roller Chain)

Dieser Kettentyp wird am häufigsten zur Übertragung mechanischer Leistung in vielen häuslichen, industriellen und landwirtschaftlichen Maschinen eingesetzt – Förderer, Ziehmaschinen für Drähte und Rohre, Druckpressen, Autos, Motorräder, Fahrräder.

Rollenkette besteht aus einer Reihe kurzer Zylinderrollen, die durch Seitenlaschen (Side Links) zusammengehalten werden. Sie wird von einem gezahnten Rad – dem Kettenrad (Sprocket) – angetrieben. Einfach, zuverlässig, effizient für Kraftübertragung.

Rollen sind generell kleiner im Durchmesser als die Höhe der Laschen. Die Laschen dienen als Führungen beim Eingriff in die Kettenräder.

Ketten dienen auch als Führung und Unterstützung von transportiertem Material auf Schienen oder Wegen – typisch für Förderer und Becherwerke. Rollenketten werden sowohl für Antriebe als auch Förderanwendungen genutzt.

• Die meistverwendete Kette für Antriebe ist die einsträngige Standard-Rollenkette. Ihre Leistungsbereiche decken ein breites Spektrum an Antriebslasten ab.
• Mehrsträngige Rollenketten erhöhen die Leistungskapazität, ohne Ketten-teilung oder Lineargeschwindigkeit zu vergrößern.

2. Stille Kette / Zahnkette (Silent Chain)

Die stille Kette, auch umgekehrte Zahnkette (Inverted Tooth Chain), besteht aus einer Reihe gezahnter Laschen, die an Gelenkkomponenten so montiert sind, dass freie Biegung zwischen jedem Teilungsschritt möglich ist.

Stille Ketten bestehen aus gestapelten Reihen flacher Laschen mit zahnradartigen Konturen, die in die Kettenradzähne eingreifen – ähnlich wie eine Zahnstange in ein Zahnrad. Die Glieder werden an jedem Gelenk durch einen oder mehrere Bolzen gehalten, die auch die Biegung der Kette erlauben.

Stille Ketten verschiedener Hersteller sind meist nicht miteinander verbindbar. Standard-Stillketten werden in vielen industriellen Antrieben eingesetzt, wo kompakte, hochdrehende, ruhige, geräuscharme Antriebe gefordert sind.

Hochleistungs-Stillketten sind in vielen Größen mit Teilungen, Breiten erhältlich und kommen bei sehr hochdrehenden Antrieben zum Einsatz, wo außergewöhnliche Laufruhe und Geräuscharmut gefordert sind. Typisch in Industrieanlagen mit höchsten Laufruhe-Anforderungen.

3. Plattenkette / Gelenkkette (Leaf Chain)

Plattenketten sind für Hebezwecke ausgelegt, nicht für Kraftübertragung. Zugkräfte sind sehr hoch, Geschwindigkeiten niedrig. Normalerweise intermittierender Betrieb. Hauptkriterien: Zuglasten, Gelenkverschleiß, Laschen- und Umlenkrollenverschleiß.

Plattenketten greifen nicht in Kettenräder ein, da sie für Umlenkrollen (Sheaves) gedacht sind – keine Vorsorge für Kettenradeingriff. Plattenketten müssen oft sehr große Lasten heben, benötigen hohe Streckgrenze und dürfen sich unter Last nicht bleibend dehnen. Häufigste Anwendung: Gabelstapler (Lift Trucks).

4. Flachkette / Laschenkette (Flat-top Chain)

Flachketten werden breit auf Förderern eingesetzt, im Grunde auf speziellen Lattenförderern (Slat Conveyors).

Die Flachkette besteht aus:

• Einer Reihe Stahl-Laschen (Top Plates) mit scharnierartig aufgerollten Hülsen (Barrels) an jeder Seite.
• Bolzen (Pins) durch die Hülsen bilden das Gelenk. Wirken als Träger und Lager zugleich.
• Bolzen durch Presssitz oder Köpfen in einer Laschenhülse gehalten, in der nächsten Lasche frei beweglich.
• Verbindungsbolzen meist gekerbt oder an einem Ende verdickt zur Sicherung in einer Hülse.
• So entsteht eine kontinuierliche Flachkette.
• Flachketten dienen ausschließlich dem Fördern.

5. Stahl-Gelenkkette (Engineering Steel Chain)

Stahl-Gelenkketten wurden in den 1880ern für schwierige Förderaufgaben entwickelt. Die meisten dienen in Förderern, Becherwerken und Zugstangen.

Nur wenige werden in Antrieben eingesetzt. Hauptkriterien: Zuglasten, diverse Verschleißarten, Schmierung, Umgebung.

Verschleiß ist der wichtigste Parameter beim Design. Gelenkverschleiß, Rollen- und Buchsenverschleiß, Laschen- und Schienenverschleiß sind bei Förderketten entscheidend.

Die Kette im Fahrrad

Die meisten Fahrradketten bestehen aus einfachem Kohlenstoff- oder Legierungsstahl, einige sind vernickelt gegen Rost oder optisch.

Kettengetriebe war das Hauptmerkmal, das das Sicherheitsfahrrad von 1885 mit seinen zwei gleich großen Rädern vom „Hochrad“ (High Wheeler) unterschied. Die Beliebtheit des kettengetriebenen Sicherheitsfahrrads ist bis heute Grundmerkmal des Fahrraddesigns.

Eine Fahrradkette hat sehr hohen Wirkungsgrad, da sie den Druckpunkt weiter von der Achse wegbewegt, was die Lagerbelastung verringert und die Reibung im Inneren des Rads reduziert. Höhere Kettenspannung erwies sich als effizienter.

Kettengetriebe in Kraftfahrzeugen

Ein Kettengetriebesystem überträgt Leistung vom Differential auf die Hinterachse eines Fahrzeugs.

In den frühen Tagen des Automobils waren Kettengetriebe sehr beliebte Kraftübertragungssysteme. Sie gewannen Bedeutung als Alternative zum Système Panhard mit starrem Hotchkiss-Antrieb, Kardanwelle und Gelenkwellen.

Kettengetriebe sind simpler zu konstruieren als Kardanwellen mit Gelenkwellen.

Wegen geringerer ungefederter Masse an den Hinterrädern kann die Federung auf Unebenheiten effektiver reagieren – das Fahrzeug hat einen komfortableren Fahrkomfort.

Vor- und Nachteile von Kettengetrieben

Vorteile

1. Formschlüssige, schlupffreie Antriebe.
2. Sehr hoher Wirkungsgrad (bis 99 %).
3. Einsetzbar für kleine und große Achsabstände bis 3 m.
4. Hohe Übersetzungsverhältnisse bis 8:1 in einer Stufe möglich.
5. Höhere Leistungsübertragung als Riemenantriebe.
6. Kettenräder leichter als Riemenscheiben → geringere Wellenbelastung.
7. Im Gegensatz zu Riemenantrieben bei ungünstigen Temperatur- und Umgebungsbedingungen einsetzbar.
8. Kompakter und platzsparender als Riemenantriebe.
9. Geringer Wartungsaufwand.

Nachteile

1. Antriebs- und Abtriebswelle müssen präzise ausgerichtet sein (Achsen exakt parallel).
2. Erfordern mehr Schmierung.
3. Hohe Anschaffungskosten.
4. Kettenlängung macht periodische Umkehrungen unmöglich.
5. Drehzahlschwankungen (Polygon-Effekt) sind stärker.

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Das war’s, danke fürs Lesen. Wir haben alle Kettentypen besprochen – der Artikel ist noch nicht ganz fertig, aber falls Sie Fragen haben, stellen Sie diese in den Kommentaren. Wenn Ihnen der Artikel gefällt, teilen Sie ihn bitte.

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