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In den letzten dreissig Jahren gab es zahlreiche Entwicklungen in der Fördertechnik, die für mehr Betriebssicherheit und Effizienz sorgten. Es gab aber auch Entwicklungen, die nicht immer zu Verbesserungen in der Anlagenperformance geführt haben. Eine davon ist der Einsatz von Kettenrädern mit geraden Zähnezahlen. Die Zähnezahl der Kettenräder hat einen direkten und grossen Einfluss auf die Lebensdauer der Ketten und Kettenräder. FB Kettenexperten empfehlen, Kettenräder mit ungeraden Zähnezahlen einzusetzen.
Beim Lauf über die Kettenräder folgt die Kette nicht der Bahn eines Kreises, sondern einem Vieleck. Man spricht vom sogenannten Polygoneffekt. Der Polygoneffekt beschleunigt die Ketten beim Einlauf in das Kettenrad und bremst sie beim Ablauf vom Kettenrad ab. Wenn Ketten in ein Kettenrad einlaufen, wird die Kette angehoben und beim Ablauf abgesenkt. Je weniger Zähne Kettenräder haben, desto grösser ist der Geschwindigkeitsunterschied und die Hub- und Senkbewegung. Es entsteht ein ungleichförmiger Lauf und die dynamischen Belastungen sind höher. Das begünstigt Dauerbrüche und mehr Verschleiss.
Durch den Verschleiss zwischen Bolzen und Buchsen längen sich Gelenkketten jedoch ungleichmäßig. Das Resultat ist, dass die Teilung an den Aussengliedern länger wird als die Nominalteilung an den Innengliedern. Das führt üblicherweise zu einem ungleichmäßigen Verschleiss an den Kettenrädern mit geraden Zähnezahlen, da Ketten üblicherweise eine gerade Gliedanzahl haben. Nur wenn 1 Kröpfglied eingebaut ist, hat eine Kette eine ungerade Gliedzahl. Kettenräder mit ungeraden Zähnezahlen verschleissen gleichmässig.
Hierzu ein Beispiel:
Eine Kette hat 200 Glieder und das Kettenrad 10 Zähne. Das bedeutet, dass dieselben Kettenglieder (z.B. Innenglieder) alle 20 Umläufe auf dieselben Kettenradzähne treffen. Da sich der Kettenzug durch die unterschiedlich gelängte Teilung am Innenglied und am Aussenglied ungleichmässig verteilt, entsteht an jedem 2. Kettengelenk und somit auch an jedem 2. Kettenradzahn eine höhere Gelenkflächenpressung und somit auch mehr Verschleiss. Bei z=7, z=9, z=11 oder anderen ungeraden Zähnezahlen trifft üblicherweise nicht dasselbe Kettengelenk auf denselben Kettenradzahn, da die Division üblicherweise keine ganze Zahl ergibt, z.B. 200 : 9 = 22,22
Wenn Kettenräder gleichmässiger verschleissen hat das auch einen positiven Effekt auf die Kettenlängung.
Die passende Zähnezahl führt automatisch zu einem guten Laufverhalten, wobei bei der Kettenauslegung die kleinste Zähnezahl in der Kettenschlaufe berücksichtigt werden muss. Je kleiner die Zähnezahl, desto grösser ist die Gelenkabwinkelung zwischen Bolzen und Buchsen. Bei einem Förderkettenrad mit 6 Zähnen winkelt sich das Kettengelenk um 1/3 mehr ab als bei einem Kettenrad mit 8 Zähnen, d.h. der Reibweg ist um 33% grösser. Im Vergleich zu z=10 sogar um 40%. Der größere Reibweg führt zu mehr Verschleiss an den Kettenrädern und Ketten und somit zu grösserer Kettenlängung.
Die Konstruktion von Rollenketten oder Förderketten bedingt, dass durch den Gelenkverschleiss die Teilung am Aussenglied grösser wird als die Teilung am Innenglied. Das hat auch Auswirkungen auf die Kettenräder, der Kettenzug verteilt sich nicht mehr gleichmässig auf die Kettenradzähne. Jeder 2. Zahn wird mit mehr Druck belastet als die dazwischenliegenden Zähne. Ketten haben üblicherweise eine gerade Anzahl von Kettengliedern. Bei einer geraden Zähnezahl werden immer wieder die gleichen Kettenradzähne von den Gelenken und Rollen berührt, die mehr Druck verursachen. Dies führt zu einem ungleichmässigen Verschleiss und verminderter Lebensdauer der Ketten und Kettenräder.
Ungerade Zähnezahlen sorgen dafür, dass der höhere Druck bei jeder Radumdrehung auf einen anderen Kettenradzahn einwirkt. Sollten sich aus Platzgründen Kettenräder mit ungeraden Zähnen nicht ausgehen, empfehlen wir verschleissfest gehärtete Kettenräder, um die Lebensdauer zu verbessern. Eine gute Lösung ist auch der Einsatz von Förderkettenrädern mit doppelter Teilung. Sie sind ideal, um Platz zu sparen und halten doppelt so lange wie Standardkettenräder. Wenn die ersten Zähne verschlissen sind, kann die Kette ganz einfach einen Zahn weiter gesetzt werden.
Förderkettenräder mit langen Zahnlücken können bei Erreichen der Verschleissgrenze um 180° gewendet werden, d.h. sie können doppelt so lange eingesetzt werden, wie Kettenräder mit Standardzahnlücken. Geteilte Kettenräder oder Kettenräder mit auswechselbaren Zahnsegmenten oder Einzelzähnen können am einfachsten und schnellsten gewendet werden.