Hoe kiest, onderhoudt en verlengt u de levensduur van rollenkettingen?

Hoe rollenkettingen werken en waarom het ontwerp ertoe doet

A rollen ketting brengt mechanische kracht over tussen twee tandwielen door een reeks gekoppelde platen, pennen, bussen en rollen in een zich herhalende lus te verbinden. Wanneer een aandrijfkettingwiel draait, grijpen de tanden ervan in de rollen die tussen de binnenste schakelplaten zitten, waardoor de ketting naar voren wordt getrokken en koppel wordt overgebracht naar het aangedreven kettingwiel. De rol is het element dat dit ontwerp efficiënt maakt: hij roteert vrij op de bus terwijl hij in de tandwieltand zit, waardoor wat anders glijdende wrijving zou zijn, wordt omgezet in rollend contact. Dit ogenschijnlijk eenvoudige mechanisme ondersteunt een enorm scala aan machines: van fietsaandrijflijnen en landbouwapparatuur tot transportsystemen, drukpersen en industriële versnellingsbakken.

Het begrijpen van de anatomie van een rollenketting helpt bij het specificeren of oplossen van problemen. De binnenschakel bestaat uit twee binnenplaten die op een bus zijn gedrukt, waarbij de rol om de bus zit. De buitenste schakel, ook wel de pinlink genoemd, verbindt twee binnenste schakels via twee buitenplaten en een met perspassing aangebrachte pin die door beide bussen loopt. De speling tussen de pen en de bus bepaalt hoe vrij de ketting kan scharnieren, en de hardheid van deze componenten heeft rechtstreeks invloed op de levensduur onder belasting. Kettingen van hoge kwaliteit maken gebruik van geharde pennen en bussen met een taai, slijtvast oppervlak over een stevige kern die bestand is tegen schokken zonder broos te worden.

Standaard rollenkettingserie en wat de cijfers betekenen

Rollenkettingen worden vervaardigd volgens internationaal erkende normen, voornamelijk ANSI/ASME B29.1 in Noord-Amerika en ISO 606 in Europa en het grootste deel van de rest van de wereld. Deze normen definiëren de steek – de hart-op-hart afstand tussen opeenvolgende pinnen – samen met de roldiameter, binnenbreedte, plaatdikte en minimale treksterkte. De ANSI-aanduiding gebruikt een twee- of driecijferig nummer waarbij de eerste cijfers de steek in achtsten van een inch aangeven en het laatste cijfer het kettingtype aangeeft: 0 voor standaard, 1 voor lichtgewicht en 5 voor rolloze busketting.

Dubbelstrengige en meerstrengige ketens dragen het achtervoegsel "-2" of "-3" achter het ketennummer (bijvoorbeeld 60-2 voor een dubbelstrengige #60-keten). Deze configuraties vergroten het laadvermogen zonder de steek te vergroten, wat handig is wanneer een ketting met een grotere steek te langzaam zou lopen of overmatige tandspanning van het tandwiel zou veroorzaken bij de vereiste snelheid.

Het selecteren van de juiste rollenketting voor uw toepassing

De keuze van de ketting begint met de vereiste krachtoverbrenging, maar door deze terug te brengen tot een eenvoudig aantal pk's worden verschillende factoren over het hoofd gezien die bepalen of een bepaalde ketting een acceptabele levensduur zal bieden. De volgende parameters moeten allemaal samen worden geëvalueerd voordat een ketenspecificatie wordt vastgesteld.

Ontwerpkracht en servicefactor

Het nominale vermogen van een motor is niet het cijfer dat wordt gebruikt voor de kettingselectie. In plaats daarvan berekenen ingenieurs het ontwerpvermogen door het uitgezonden vermogen te vermenigvuldigen met een servicefactor die rekening houdt met de aard van de belasting. Voor soepele, uniforme belastingen van elektromotoren wordt doorgaans een servicefactor van 1,0 gebruikt. Matige schokbelastingen – zoals die van zuigercompressoren of transportbanden met onregelmatige belasting – vereisen een factor 1,3 tot 1,5. Zware schokbelastingen van brekers, versnipperaars of hamermolens kunnen een servicefactor van 1,7 of hoger vereisen. Dit aangepaste ontwerpvermogen wordt vervolgens vergeleken met de vermogenstabellen van de kettingfabrikant, waarin het maximaal toegestane vermogen voor elke kettingmaat bij een gegeven tandwielsnelheid in RPM wordt gespecificeerd.

Tandwielgrootte en snelheidsverhouding

Het aantal tanden op het kleine tandwiel – altijd het meest kritisch belaste van de twee – heeft een directe invloed op de levensduur van de ketting. Een minimum van 17 tanden op het kleine tandwiel is een veelgebruikte richtlijn voor aandrijvingen die een lange levensduur vereisen, omdat minder tanden ervoor zorgen dat de ketting bij elke aangrijping onder een scherpere hoek articuleert, waardoor de slijtage van pennen en bussen wordt versneld. Zeer grote snelheidsverhoudingen (boven 7:1) kunnen over het algemeen het beste in twee fasen worden afgehandeld met behulp van een tussenas in plaats van een eentraps rollenkettingaandrijving, zowel om efficiëntieredenen als om het grote tandwiel op een beheersbare diameter te houden.

Middenafstand en kettinglengte

De ideale hartafstand tussen de aandrijf- en aangedreven tandwielen is 30 tot 50 keer de kettingsteek. Een te korte hartafstand verkleint de wikkelboog op het kleine tandwiel en zorgt ervoor dat elke schakel vaker articuleert, terwijl een te lange hartafstand doorzakking en trillingen veroorzaakt. De kettinglengte wordt berekend in schakels in plaats van in lineaire eenheden, en het totaal moet een even getal zijn om het gebruik van een standaard verbindingsschakel mogelijk te maken. Er wordt gebruik gemaakt van verstelbare spaninrichtingen of losse tandwielen om de juiste kettingspanning te behouden wanneer de ketting langer wordt door normale slijtage gedurende zijn levensduur.

Smering: de grootste factor in de levensduur van de ketting

Geen enkele andere onderhoudspraktijk heeft een groter effect op de levensduur van de rollenketting dan een correcte smering. Het belangrijkste slijtagemechanisme in een rollenketting is de geleidelijke erosie van de contactoppervlakken van de pen en de bus, waardoor de steek groter wordt – wat gewoonlijk kettingrek wordt genoemd, hoewel de stalen platen zelf niet echt uitrekken. Smeermiddel dringt door de speling van de penbus, vormt onder belasting een hydrodynamische film en voert de warmte af die wordt gegenereerd door de articulatie. Zonder adequate smering kan een ketting die onder middelmatige industriële belasting wordt gebruikt, verslijten in een fractie van de tijd die hij zou meegaan met de juiste smering.

Kettingfabrikanten specificeren smeermethoden per toepassingstype. Er worden in de sector vier standaardcategorieën gebruikt:

• Type A – Handmatige of druppelsmering: periodiek aangebracht met een oliekan of borstel, of geleverd door een druppeloliespuit met een snelheid van één druppel per vijf tot twintig kettingschakels per minuut. Geschikt voor langzame, licht belaste schijven.
• Type B - Bad- of schijfsmering: de onderste streng van de ketting loopt door een oliebad in een afgesloten behuizing, of een schijf die aan de tandwielas is bevestigd, neemt olie op en gooit deze op de ketting. Gebruikt voor gematigde snelheden tot ongeveer 600 RPM op het kleine tandwiel.
• Type C – Oliestroomsmering: een continue stroom olie wordt op de ketting gericht vanuit een pompgevoed mondstuk aan de binnenkant van de onderste kettingstreng, vlakbij het aandrijftandwiel. Vereist voor hogesnelheidsschijven boven 1.500 RPM.
• Afgedichte en voorgesmeerde kettingen: kettingen met O-ring- of X-ringafdichtingen houden het vet vast dat bij de productie tussen de pen en de bus zit. Deze worden gebruikt waar externe verontreiniging ernstig is of waar nasmering onpraktisch is, zoals bij landbouw- en bouwmachines buitenshuis.

Het aanbevolen smeermiddel voor de meeste industriële rollenkettingtoepassingen is een niet-reinigende minerale olie met een viscositeit van SAE 20 tot SAE 50, afhankelijk van de omgevingstemperatuur. Vet moet over het algemeen worden vermeden voor smering tijdens gebruik, omdat het niet effectief in de speling van de penbus dringt; het vult de opening tussen buitenplaten en binnenplaten, maar laat de kritische slijtageoppervlakken onvoldoende beschermd.

Slijtage meten en weten wanneer een rollenketting moet worden vervangen

Een rollenketting moet worden vervangen voordat deze meer dan 3% van de nominale lengte is uitgerekt, of 2% voor precisieaandrijvingen en toepassingen waarbij de tandgeometrie van het kettingwiel van cruciaal belang is. Als u wacht tot de ketting zichtbaar slap hangt of tanden overslaat op het tandwiel, riskeert u versnelde slijtage van het tandwiel, plotseling falen onder belasting en mogelijke schade aan aangesloten machines. De meest betrouwbare methode voor het meten van kettingslijtage in het veld is het gebruik van een speciaal instrument voor kettingslijtage-indicator, dat een vaste belasting uitoefent op een gemeten kettingspanwijdte en de verlenging direct afleest. Bij gebrek aan het juiste gereedschap kan een stalen meetlat 12 steeklengtes van de ketting meten: een nieuwe ketting die precies de nominale lengte van 12 steeklengtes meet, is ongedragen, terwijl een ketting die 0,5% of meer boven deze referentie meet, aanzienlijke slijtage begint op te lopen.

Bij het vervangen van een versleten ketting is het essentieel om tegelijkertijd de bijpassende tandwielen te inspecteren. Een tandwiel dat met een langwerpige ketting heeft gelopen, ontwikkelt een karakteristiek haak- of haaienvintandprofiel naarmate de ketting tijdens het aangrijpen hoger op de tanden rijdt. Het installeren van een nieuwe ketting op versleten tandwielen zal de slijtage snel overbrengen op de nieuwe ketting en de levensduur ervan aanzienlijk verkorten. Als algemene richtlijn geldt dat tandwielen bij elke tweede of derde kettingvervanging moeten worden vervangen, afhankelijk van de toepassing, het materiaal en de bedrijfsomstandigheden. Tandwielen van gehard staal, vooral die met inductiegeharde tandflanken, gaan aanzienlijk langer mee dan versies van zacht staal bij veeleisende aandrijvingen.

Speciale rollenkettingvarianten voor veeleisende omgevingen

Standaard rollenkettingen van koolstofstaal zijn zeer geschikt voor de meeste algemene industriële toepassingen, maar specifieke werkomgevingen vereisen kettingvarianten die voor die omstandigheden zijn ontworpen. Roestvrijstalen rollenkettingen zijn bestand tegen corrosie in de voedselverwerking, farmaceutische productie en maritieme omgevingen waar contact met water, schoonmaakchemicaliën of hoge luchtvochtigheid standaardkettingen snel zou aantasten. Vernikkelde kettingen bieden een gemiddelde corrosiebescherming tegen lagere kosten dan een volledig roestvrijstalen constructie en zijn een praktische keuze voor matig corrosieve binnenomgevingen.

Toepassingen bij hoge temperaturen – zoals transportkettingen die door ovens, uithardingstunnels of gieterijomgevingen lopen – vereisen kettingen gemaakt van hittebestendige legeringen met vaste smeermiddelen of gesinterde poreuze bussen geïmpregneerd met hogetemperatuurvet, omdat conventionele oliën carboniseren en hun viscositeit verliezen bij hogere temperaturen. Zelfsmerende kettingen met gesinterde metalen bussen of polymeercomponenten zijn ontworpen voor toepassingen waarbij externe smering onpraktisch is, waardoor de onderhoudsfrequentie wordt verminderd en de levensduur onder lichte tot matige belasting acceptabel blijft. Het selecteren van de juiste kettingvariant voor de omgeving is net zo belangrijk als het selecteren van het juiste draagvermogen; een standaardketting die in de verkeerde omgeving wordt geïnstalleerd, zal falen, ongeacht hoe zorgvuldig deze is gedimensioneerd.