Die Technik
Förderkettenberechnung
1 Berechnungsfaktoren
Folgende Faktoren sind für die Berechnung einer Förderkette wichtig: | ||
1.1 | Kettenbruchkraft FB | [N] |
1.2 | Kettenzugkraft FZ | [N] |
1.3 | Gelenkflächenpressung PBB | [N/cm2] |
1.4 | Kettengeschwindigkeit v | [m/s] |
1.5 | Betriebsbedingungen, wie
Umgebungstemperatur, Stoßbetrieb, Nachschmiermöglichkeit,
Verschmutzung, durch abrasive oder schmierstoffbindende
(Trockenlaufgefahr!) Stoffe, korrosive Einflüsse (Feuchte, Säure, Lauge). |
|
1.6 | Sicherheitsfaktor k | [-] |
2 Zusammenstellung der wichtigsten Berechnungsfaktoren (Berechnungsgrößen/Einheiten)
a |
= |
Achsabstand waagerecht | [m] | pzul | = | zulässige Gelenkflächenpressung | [N/cm2] | ||
a1 | = | Achsabstand schräg | [m] | P | = | Antriebsleistung | [kW] | ||
b1 | = | Lichte Weite (Kette) | [mm] | s | = | Laschendicke | [mm] | ||
d0 | = | Hohlbolzeninnen-Ø | [mm] | y | = | Zähnezahlfaktor | [-] | ||
Do | = | Teilkreis-Ø | [mm] | v | = | Kettengeschwindigkeit | [m/s] | ||
d1 | = | Bolzen-Ø | [mm] | Z | = | Zähnezahl des Kettenrades | [-] | ||
d2 | = | Buchsen-Außen-Ø | [mm] | Z1 | = | Zähnezahl des kleinen Rades | [-] | ||
d3 | = | Schonrollen-Außen-Ø | [mm] | Z2 | = | Zähnezahl des großen Rades | [-] | ||
d4 | = | Laufrollen-Außen-Ø | [mm] | α | = | Steigungswinkel Förderer | [º] | ||
d5/d6 | = | Bundlaufrollen-Außen-Ø | [mm] | μ1 | = | Gleitreibungskoeffizient | [-] | ||
f | = | Gelenkfläche | [cm2] | μ2 | = | Rollwiderstandskoeffizient | [-] | ||
FB | = | Kettenbruchkraft | [N] | μ3 | = | Reibungskoeffizient Buchse/Laufrolle | [-] | ||
FG | = | Gesamtkettenzugkraft | [N] | μ4 | = | Reibungszahl der rollenden Reibung | [-] | ||
FR | = | Rollenbelastung | [N] | η | = | Antriebswirkungsgrad | [-] | ||
FZ | = | Kettenzugkraft pro Kettenstrang | [N] | ||||||
g | = | Laschenhöhe | [mm] | ||||||
G1 | = | Gesamtgewicht der Förderketten mit Anbauteilen (Winkel usw.) | [kg] | ||||||
G2 | = | Gewicht des Fördergutes | [kg] | ||||||
H | = | Steigungshöhe Förderer | [m] | ||||||
iK | = | Anzahl der Kettenstränge | [-] | ||||||
k | = | Sicherheitsfaktor | [-] | ||||||
Md | = | Drehmoment Antrieb | [Nm] | ||||||
n | = | Antriebsdrehzahl | [min-1] | ||||||
p | = | Kettenteilung | [mm] | ||||||
pBB | = | Gelenkflächenpressung Bolzen/Buchse | [N/cm2] | ||||||
pBL | = | Gelenkflächenpressung Buchse/Laufrolle | [N/cm2] |
3 Berechnungsformeln
3.1 Kettenzugkraft
3.1.1 Gleitende Reibung
![]() |
Waagerechte Anordnung der
Förderanlage FG = 9,81 × μ1 (G1 + G2) [N]
|
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Schräge Anordnung der Förderanlage FG = 9,81 × [ μ1 (G1 + G2) × cos α + G2 × sin α] [N]
|
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Anmerkung: Für die Berechnung der Gesamt-Kettenzugkraft FG ist das gesamte Eigengewicht G1 der Ketten maßgebend. Dieses muss zunächst geschätzt werden. Sollte das Gewicht der errechneten Kette anschließend wesentlich vom geschätzten Gewicht abweichen, muss die Berechnung wiederholt werden. |
3.1.2 Rollende Reibung
![]() |
Waagerechte Anordnung der
Förderanlage FG = 9,81 × μ2 (G1 + G2) [N]
|
|
Schräge Anordnung der Förderanlage FG = 9,81 × [ μ2 (G1 + G2) × cos α + G2 × sin α ] [N]
|
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3.1.3 Weitere Rechenschritte
Sind mehrere Kettenstränge in
derselben Förderanlage, ermittelt man die Kettenzugkraft FZ pro
Kettenstrang mit folgender Formel:
Die Gesamtkettenzugkraft FG lässt sich auch über die bekannte Antriebsleistung P oder das erforderliche Drehmoment Md wie folgt berechnen:
η = 0,8 bis 0,9 |
Liegt nunmehr die Kettenzugkraft FZ
fest, kann die Mindestbruchkraft der Kette FB min ermittelt
werden. FB min = FZ × k ≤ FB [N] Der Sicherheitsfaktor k wird in der Regel bei
gleichmäßiger Zugbelastung mit 6 bis 7 angesetzt. Hierbei sollte die
Zähnezahl der Kettenräder ≥
8 sein. |
3.2 Ermittlung der
Gelenkflächenpressung Nach der Auswahl einer entsprechenden Förderkette, ist die rechnerische Kontrolle der im Betriebszustand zu erwartenden Gelenkflächenpressung pBB zwischen Bolzen und Buchsen zwingend notwendig. Tabelle 1
* Kettengeschwindigkeit bis 0,5 m/s und Z ≥ 10, sowie guter Schmierung Tabelle 2
* Kettengeschwindigkeit bis 0,5 m/s und Z ≥ 10, sowie guter Schmierung |
Möchte man einen vorzeitigen Verschleiß der Kette durch erhöhte Abnutzung des Bolzens bzw. der Buchse und die damit auftretende Längenänderung der Kette vermeiden, so ist folgende Formel zu beachten:
Die Gelenkflächenpressung zwischen Buchse und Laufrolle wird wie folgt ermittelt:
Hierbei ist FR die Summe der Belastung
einer
Rolle durch das anteilige Kettengewicht plus dem anteiligen Lastgewicht. |
3.3 Kettengeschwindigkeit und Zähnezahl der Kettenräder
Bei der
Konstruktion von Förderanlagen sollen vorzugsweise Kettenräder mit Z
≥ 8 verwendet werden. Bei
Geschwindigkeiten über 0,6 m/s sollen nur Kettenräder mit
Z ≥ 10 verwendet werden. Mit kleiner werdender Zähnezahl steigt infolge der Polygonwirkung die Ungleichförmigkeit der Kettengeschwindigkeit an. Dies mindert die Standzeit einer Kette. |
3.4 Reibungskoeffizient
3.4.1 Gleitende Reibung der Kette auf Unterlage
Tabelle 3
1) z.B.: Polyamid bzw. Niederdruckpolyethylen |
3.4.2 Rollende Reibung der Kette auf Unterlage
Hier spricht man vom
Rollwiderstandskoeffizient μ2
der Laufrolle. Eine rollende Reibung liegt im Betriebszustand immer dann
vor, wenn die Ketten mit Laufrollen (z.B.: Form B nach DIN 8166 bzw.
8169) ausgestattet sind. Für ein korrektes Abrollen der Laufrolle ist es wichtig, dass das Verhältnis Außendurchmesser Laufrolle zu Außendurchmesser Buchse mindestens 2,5 beträgt. für die rechnerische Auslegung der Förderkette mit Laufrollen kann für μ2 ca. 0,2 (Laufrolle und Buchse aus Stahl) angesetzt werden. Die Kettenzugkraft FZ ergibt sich dann entsprechend der Berechnungsformeln von 3.1. Für die genauere Berechnung gilt folgender Zusammenhang: a) Laufrolle Form B:
b) Bundlaufrolle Form D bzw. F:
μ4
= 0,6 (Stahlrolle und
Stahlführung) Tabelle 4
Zu beachten ist, dass beim Anfahren einer Anlage
der Reibungskoeffizient μ3
zwischen Buchse und Rolle um ca. 1,5-fache bis 3-fache höher liegt. |
3.5 Schmierung von Förderketten
Die Förderkette ist ein wichtiges Maschinenelement und benötigt Spezialschmierstoffe, damit sie zuverlässig, effektiv und wirtschaftlich ist.
In der Regel erhalten die Ketten nach der Montage und
Kontrolle eine Konservierung als Rostschutz. Vor der Inbetriebnahme muss jede
Gelenkstelle mit einem geeigneten Schmierstoff geschmiert werden. Die Schmierung
richtet sich nach dem Einsatzfall. Sie ist von der Kettengeschwindigkeit und den
Umgebungseinflüssen (Temperatur, Feuchte), abhängig.
Stand: Juni 2019 |