Technik der Kette – Förderung

Auswahl einer Förderkette

Auswahlverfahren

Sammeln möglichst vieler Daten; insbesondere:

• muss die Arbeitsweise der Kette bezogen auf die vorstehend dargelegten verschiedenen Möglichkeiten perfekt definiert sein.
• beteiligte Massen (einschließlich derjenigen der Kette, die als erstes zu schätzen ist), Reibung der Kette und der transportierten Last, Längen, Winkel, Elemente einer eventuellen Krümmung usw.

Berechnung der auf die Kette wirkenden Kräfte:

• die von den Massen und der auftretenden Reibung (sowie einer eventuellen Krümmung) ausgehenden Zugkräfte verursachen Zugspannungen in den Laschen und Scherkräfte in den Bolzen sowie einen Kontaktdruck zwischen Bolzen und Hülsen.
• die normalen Kräfte (aufgrund der Massen und einer eventuellen Krümmung), die einen Kontaktdruck zwischen den Rollen (oder den Laufrollen) und den Hülsen einerseits und der Auflagefläche andererseits hervorrufen.

Wahl der Kette entsprechend deren Arbeitsweise und dem Ergebnis der Berechnungen nach einem oder mehreren der folgenden Kriterien:

Zugfestigkeit der Kette,
Verschleißfestigkeit ihrer Gelenke und Laufrollen.

Fortführung der Berechnungen, unter Mitberücksichtigung der Masse der gewählten Kette, falls sich diese erheblich vom den ersten Berechnungen zugrunde gelegten Schätzwert unterscheidet.
► Festhalten der technischen Details der Schaffung der Anlage bezogen auf die Empfehlungen, wobei man sicherzustellen hat, dass sich die ursprünglich vorgesehenen Einsatzbedingungen nicht so weit geändert haben, dass eine Neuberechnung erforderlich wäre.

Berechnungen der Kräfte

ALLGEMEINE FORMELN
maximale Zugbeanspruchung in Newton (am Eingang des Antriebsrads):

Auswahl einer Förderkette 1

maximale Normalkraftbeanspruchung in Newton (Druck auf die Führungsoberfläche):

Auswahl einer Förderkette 2

Mit:

•  Pt et Pm: den Gesamtkräften (in N), die jeweils vom gespannten und vom nicht gespannten Trum getragen werden
•  f und f‘: die im gespannten und im nicht gespannten Trum angetroffenen Reibungskoeffizienten
α: der Winkel (in Grad) der durchschnittlichen Richtung der Kette gegenüber der Horizontalen (positiver Wert für Steigungen)
Pg: das Höchstgewicht (in N), das auf die Laufrolle ausgeübt wird
• Fp: die Kettenkraft (in N) auf das ungespannte Trum, falls dieses nicht gestützt wird, die durch die nachfolgende Beziehung gegeben ist (bei einem gegebenen Bolzenabstand E und einer Durchbiegung h):

Auswahl einer Förderkette 3

Einfluss einer Krümmung

In erster Näherung, die im Allgemeinen ausreicht, wenn die Richtung der Kette um einen Winkel β (in rad) geneigt ist, auf einer Rampe mit einem Reibungskoeffizienten f, genügt es, eine Korrektur der anhand der vorstehenden Formeln berechneten Kräfte vorzunehmen.

Korrekturen:

– Ft multiplizieren mit eβf

– Fn multiplizieren mit: (1+e2βf-2eβf cosβ)0.5

Auswahl einer Förderkette 4

Auswahl für eine Zugfestigkeit

Es handelt sich um eine Überprüfung, da in Förderanlagen die Ketten nur in Ausnahmefällen so hohen kontinuierlichen Lasten oder abrupten Stößen ausgesetzt sind, dass man deren Riss vor dem Ende ihrer durch natürlichen Verschleiß begrenzten Lebensdauer zu befürchten hätte.

Man berechnet die maximal auf die Kette wirkende Kraft Ft anhand der im vorherigen Kapitel dargestellten Beziehungen. Diese Kraft bedarf der Korrektur zur Berücksichtigung der Einsatzbedingungen. Als Parameter k ist einer der folgenden Werte zu wählen:

bei mäßigen Stößen ………………….. k = 1,2
bei kräftigen Stößen ……………………. k = 1,4
bei Abtragung ……………………………….. k = 1,4

Man überprüft daraufhin, dass die Zugfestigkeit Rr mehr als das Fünffache der korrigierten Kraft Ftc beträgt. Kg ist die Bezeichnung des Sicherheitskoeffizienten (hier beträgt er mindestens 5).

Berechnungen der Kräfte

Für die bei industrielle Anwendungen in der Regel angestrebten Lebensdauern (50 000 Stunden) und/oder im Falle einer aggressiven Umgebung (beispielsweise abrasiver Staub) besteht ein Ausfallrisiko der Ketten infolge des Verschleißes der gegeneinander reibenden Teile, insbesondere den Bolzen auf den Hülsen.

Um einem Verschleiß der Gelenke entgegenzuwirken (mit einer abnormen Längung der Kette, die deren Funktion beeinträchtigte) und zur Vermeidung eines fressenden Verschleißes, der eine Erhöhung der benötigten Leistung verursachte, gilt es, den Kontaktdruck in den Gelenken zu begrenzen.

 

Druck in den Gelenken:Calculs des efforts, pression dans les articulations

► Gelenkoberfläche (mit einem Bolzen vom Durchmesser da und einer Hülse der Länge Id):     Sa = da.Id    mm2

zulässiger Druck bei normalen Bedingungen der Betriebsdauer (Länge und Geschwindigkeit der Kette) und der Wartung (Schmierung):

Pa   <   35 MPa

 

Zu wählen ist eine Kette mit einer Gelenkoberfläche, die mindestens dem Wert entspricht, der durch die folgende Beziehung gegeben ist:Formule calculs d'efforts

Bei anspruchsvolleren Betriebsbedingungen nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf.

Auswahl nach Verschleißfestigkeit der Laufrollen

Sind die von den Laufrollen der Ketten (unmittelbar oder mittelbar) getragenen Lasten erheblich, so besteht die Gefahr, dass deren Verschleiß die Lebensdauer der Kette begrenzt.

Die Laufrollen tragen die normale Komponente Fn (vgl. vorstehende Berechnungsformeln), die ggf. um die Auswirkungen einer Krümmung zu korrigieren ist.

Zur Bestimmung des Mittelwerts von Pg nutzt man die Berechnung der Gewichte, die im nachfolgenden Abschnitt „In die Formeln eingehendes Gewicht“ angegeben sind, wobei man diese Gewichtsangaben auf die Teilung p der Kette bezieht.

 

Déterminer Pg

nc = Zahl der parallel auf dem Förderband laufenden Ketten. Lokal kann Pg den Mittelwert allerdings deutlich übersteigen.

Zum Gewicht der Kette und der Zubehörelemente ist das Gewicht der Nutzlast P zu addieren.

Unmittelbar auf das Gelenk (Hohlbolzen oder hervorstehender Bolzen wie nachfolgend abgebildet) oder auf die Laschen (gelochte Laschen oder Wickellaschen) ausgeübte Nutzlast:

auf aufeinanderfolgende Glieder:

Auswahl einer Förderkette 5

• auf ein Einzelglied:

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► auf eine Kette der Teilung p einwirkende Nutzlast P der Länge L:

Auswahl einer Förderkette 7

► Kontaktdruck Hülsen/Laufrollen:

Pression de contact douilles/galets

► Kontaktoberfläche in mm² einer Hülse von Außendurchmesser dd und einer Laufrolle der Länge Ig:   Sg  = dd . Ig  mm²

Der zulässige Druck bei normalen Betriebs- (Länge und Geschwindigkeit der Kette) und Wartungsbedingungen (Schmierung):

– bzgl. einer Rolle aus nicht vergütetem Stahl:     Pg < 2 MPa
– bzgl. einer Kunststoffrolle (POM):        Pg < 2,2 MPa
– bzgl. einer Rolle aus vergütetem Stahl:    Pg < 2,5 MPa
– bzgl. einer Rolle aus aufgekohltem Stahl:     Pg < 3 MPa

In die Formeln eingehendes Gewicht

das Gewicht Pc der Kette (in N) leitet man von der linearen Masse Mc (in kg/m), die dem Katalog zu entnehmen ist, der Erdbeschleunigung g (9,81 m/s) und der Länge des Trums ab, die etwa dem Achsabstand E (in mm) der Kettenräder entspricht :

Pc = Mc . g . E

das Gewicht Pac der Anbauteile (in N), die nicht in dem der Kette berücksichtigt sind, die sich aus dem Einheitsgewicht Pac (in N), dem Abstand Iac (in m) und der Länge E des Trums ergibt:

Le poids Pac des accessoires (en N)

► das Gewicht Pu der Transportlast. Verschiedene Fälle sind möglich:

• separate Lasten von einheitlichem Gewicht Pu (in N) im Abstand von lu (in m):

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kontinuierliche Lasten (als Schüttgut oder Einzelteile) der längenbezogenen Masse Mu (in kg/m):

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separate oder kontinuierliche Lasten, von denen man den Gewichtsdurchfluss Q (in N/Min.) oder die Zahl No an Objekten des Gewichts Pu kennt, die pro Minute mit der Geschwindigkeit v (in m/Min.) zu transportieren sind:

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Sind nc parallel laufende Ketten vorhanden:

Gespanntes Trum - Ungespanntes Trum

• unmittelbar aus Tabelle 1 zu wählen, falls die Kette auf ihren Laschen gleitet:

f  ou  f’  =   f1

• entsprechend den in Tabelle 2 genannten Koeffizienten und den Durchmessern der einander berührenden Teile zu ermitteln, falls die Kette auf den Laufrollen vom Außendurchmesser Dext und von der Ausbohrung Dint läuft:

Frottement avec tableau 2

Im Falle des Schüttguttransportes ist die Reibung des transportierten Produkts in der Schüttgutrinne zu berücksichtigen, wohingegen die der Kette in der Regel vernachlässigt werden kann. Tabelle 2 enthält Angaben zur Dichte und zum Reibungskoeffizienten verschiedener Materialien, die häufig als Schüttgut gefördert werden.

Tabelle 1

Reibungsparameter minimal:
glatte und geschmierte Oberflächen
maximal:
rauhe und trockene Oberflächen
Gleiten der Laschen auf einer Stahlführung f1 = 0,08 f1 = 0,40
auf einer Kunststoffführung f1 = 0,10 f1 = 040
Gleiten zwischen Hülse und Rolle oder Laufrolle f2 = 0,10 f2 = 0,20
Rollvorgang einer Rolle oder einer Laufrolle auf einer Stahlführung f3 = 0,05 f3 = 0,10
auf einer Kunststoffführung f3 = 0,07 f3 = 0,15

Tabelle 2

Begleitende Materialien in einer Schüttgutrinne aus Stahl Scheinbare Dichte f
Ton 0.77 0.63
Asbest 0.19 0.58
Kalkerde 1.00 0.47
Zement 0.94 0.54
Kalk 1.53 0.46
Aluminiumerz 0.83 0.55
Eisenerz 2.99 0.47
Nickelerz 0.92 0.45
Bleierz 3.26 0.77
Zinkerz 1.93 0.79
Alteisen – Schrott 0.54 0.73
Schlacke 0.90 0.48
Calciumcarbonat 0.88 0.49
Ammoniumchlorid 0.67 0.79
Holzkohle 0.44 0.41
Kohle 0.30 0.53
Pinienholz 0.70 0.41
Holzspäne 0.36 0.74
Gerste 0.39 0.71
Reis – Getreide 0.77 0.40
Zucker 0.68 0.47
Polyethylen 0.34 0.52
Kautschukpulver 0.39 0.53
Chrompulver 1.14 0.51

Empfehlungen in Bezug auf die Gestaltung der Anlage

Zahl der Zähne der Zahnräder:
Da Förderketten in der Regel eine vergleichsweise große Teilung aufweisen, damit sich die Laschen mit Anbauteilen versehen lassen, hat der Gestalter die Möglichkeit, die Zähnezahl zu verringern und so den Platzbedarf zu vermindern. Allerdings kommst dabei unterhalb von zwölf Zähnen – bei hoher Rotationsgeschwindigkeit bereits früher –der Polygon-Effekt zum Tragen.
Andererseits hat man sich, was den Maximaldurchmesser der Nabe anbelangt, bei einem Rad mit nicht allzu hoher Zähnezahl und einer großen Kettenteilung nach den Angaben im Katalog zu richten, damit das Rad nicht mit den Laschen in Konflikt gerät.

Einstellung des Achsabstands:

Die Möglichkeit zur Einstellung des Achsabstands muss aus mehreren Gründen bestehen:

• Erleichterung der Montage der Kette,
• Sorge für deren Wartung und Ausgleich der sich im Laufe der Zeit einstellenden Längung.

Vorzusehen ist ein System zum Spielausgleich, wahlweise in Form von:
• Schrauben (vgl. nachstehende Abbildung)
• Federn
• Gegengewichten
• Stellgliedern

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Achtung: Prinzipbedingt läuft die Kette im ungespannten Trum ohne Spannung, da der Antrieb über die Räder positiv ist. Allerdings ist in gewissen Sonderfällen eine Spannung erforderlich. Der Wert der Spannkraft darf 10 % der auf die Kette wirkenden Nutzlast bzw. 1 % der Zugfestigkeit nicht übersteigen.

Auflager und Führung der Trume

Das gespannte Trum, das zumeist die Last trägt, wird durch ein Gleiten oder Rollen auf einer Führungsoberfläche gestützt.
Nicht vergessen, bei großen Achsabständen und auftretenden Querkräften gekröpfte Laufrollen zu verwenden.

Das ungespannte Trum kann durch Gleiten gestützt werden, da es weniger belastet ist; es besteht jedoch auch die Möglichkeit zur Nutzung der Laufrollenlagerung (sofern vorhanden) oder auch einer Stützung durch eine Anzahl von Leerlaufrädern. Auf eine Stützung kann nur bei geringen Achsabständen verzichtet werden, da die Kettenlast bei großen Abständen prohibitiv wird. Unter keinen Umständen darf die Durchbiegung 0,4 % des Achsabstands übersteigen. Diese Bedingung kann im Falle, dass das Trum nicht gestützt wird, eine zu hohe Spannkraft erforderlich machen.

 

Soutien et guidage des brins
Auf den beiden Trumen ist der Eingriff der Kette auf den Rädern mit Sorgfalt vorzunehmen: Die Führung muss perfekt mit der Zahnung fluchten. Zur Erleichterung des Eintritts der Kette ist am Ende der Führung eine Rundung vorzusehen.

Fluchtungsfehler der Räder:

b1/2 : bei Längen von weniger als 10 m

b1 :  Innere Breite des inneren Kettenglieds

b1 : für Breiten von mehr als 10 m

Parallelitätsfehler der Zahnungsebenen: die Räder müssen zueinander parallel sein (Abweichung < 40′)
Toleranz über die Länge der Förderketten:  zwischen 0 und + 0,25 %
Diese Toleranz ist zu verringern, wenn zwei Ketten parallel laufen und durch Querstreben oder sonstige Anbauteile miteinander verbunden sind (bei der Bestellung anzugeben)

Symbole, Einheiten und wichtigste Formeln

Symbol und Einheiten

Beschreibung  Symbol Einheit
Erdbeschleunigung (≅9,81) g m/s
 Winkel gegenüber der Horizontalen  α  radiant
 Neigungswinkel der Kette  β  radiant
 Gesamtreibungskoeffizient: gespanntes Trum  f
 Gesamtreibungskoeffizient: ungespanntes Trum  f‘
 Achsdurchmesser  da  mm
 Außendurchmesser der Hülse  dd  mm
 Flankendurchmesser des Zahnrades  Dp  mm
 Abstand zwischen Anbauteilen lac  m
 Zugbeanspruchung  Ft  N
 Normale Beanspruchung  Fn  N
 Zentrifugalkraft  Fp  N
 Achsabstand  E  m
 Durchbiegung des ungespannten Trums  h  mm
 Hülsenlänge  ld  mm
 Laufrollenlänge  lg  mm
 Längenbezogene Masse der Kette  Mc  kg/m
 Längenbezogene Masse der kontinuierlichen Last  Mu  kg/m
 Zahl der parallel auf dem Förderband laufenden Ketten  nc
 Teilung der Kette  p  mm
 Gewicht der Kette  Pc  N
 Gewicht der Anbauteile  Pac  N
 Einheitsgewicht der Anbauteile  pac  N
 Von einer Laufrolle getragenes Gewicht  Pg  N
 Gewicht der Transportlast  Pu  N
Vom gespannten Trum insgesamt getragenes Gewicht Pt N
Vom ungespannten Trum insgesamt getragenes Gewicht Pm N
Druck in den Gelenken pa MPa
Gelenkoberfläche Sa mm²
Oberfläche Hülse/Laufrolle Sg mm²

Die wichtigsten Formeln

Maximale Zugbeanspruchung:

Gewicht eines Kettentrums (gespannt oder ungespannt):

Gewicht der Anbauteile:

Gewicht des gespannten Trums:   

Gewicht des ungespannten Trums:

Druck in den Gelenken:

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Anwendungsbeispiele

KETTE UND MATERIAL GLEITEN IN DER SCHÜTTGUTRINNE:
Maximale Zugbeanspruchung:              Ft = Pt . f + Pm . f1     ou     Ft = (Pc . Pu) . f + Pc . f1

Mit f: Koeffizient des in der Schüttgutrinne transportierten Materials und f1: Gleitreibungskoeffizient der Kettenlaschen in der Schüttgutrinne.
DIE KETTEN LAUFEN, DIE LAST WIRD GETRAGEN:

Maximale Zugbeanspruchung:Formule effort de traction maximale

Mit f und f’: den von der Ausbohrung und dem Außendurchmesser der Laufrolle abhängigen Rollreibungskoeffizienten.

Die normale Beanspruchung der Laufrolle beträgt: Formule effort normal du galet

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