Een productie-ingenieur bij een Koreaanse industriële bakkerij specificeerde een vervanging voor een defect onderdeel. aandrijfketting Op een aandrijving van een deegmixer. Ze nam het typeplaatje van de motor – 7,5 kW bij 1450 tpm – paste de ANSI-servicefactor van 1,3 toe voor matige schokken, zocht een geschikte ketting in de selectietabel en bestelde deze. De vervangende ketting begaf het op dezelfde plek na 1100 uur, vrijwel exact dezelfde levensduur als het origineel. De kettingkeuze was technisch correct voor een standaardtoepassing met matige schokken. Waar echter geen rekening mee werd gehouden, was dat de deegmixer drie keer per dienst onder volledige belasting start – met koud, stijf deeg – en dat elke startpoging een piek bereikt van ongeveer vier keer het bedrijfskoppel gedurende de eerste 2-3 seconden. Het ANSI-servicefactorsysteem is van toepassing op stationaire en matige cyclische belastingen; het houdt geen rekening met inertiële startbelastingen. Het ontwerpen van de aandrijving voor het startkoppel in plaats van het bedrijfskoppel zou een twee maten grotere ketting hebben vereist, of een vloeistofkoppeling stroomopwaarts om de startpiek te beperken. Geen van beide opties werd overwogen omdat de startconditie niet was meegenomen in de selectieberekening.
Het juiste selecteren aandrijfketting Dit vereist het achtereenvolgens doorlopen van vier afzonderlijke technische vragen, waarbij elke vraag beantwoord moet worden voor de daadwerkelijke bedrijfsomstandigheden – niet voor de waarden die op het typeplaatje staan vermeld. Deze handleiding beschrijft de methode voor elke stap.
Stap 1 — Bepaal het gecorrigeerde ontwerpvermogen
De ANSI B29.1-selectiemethode begint met het gecorrigeerde ontwerpvermogen, dat wil zeggen het nominale vermogen van de motor vermenigvuldigd met een servicefactor die rekening houdt met de belastingseigenschappen van de aangedreven machine. De gepubliceerde ANSI-servicefactoren zijn:
| Laadtype | Laad teken | ANSI-servicefactor | Typische voorbeelden van apparatuur |
|---|---|---|---|
| Zacht | Constant koppel, geen pulsen | 1.0 | Centrifugaalpompen, ventilatoren, vloeistofroerders |
| Matige schok | Cyclisch of pulserend, met af en toe pieken. | 1.3–1.5 | Bandtransporteurs, deegmixers, werktuigmachines |
| Zware schok | Ernstige, intermitterende pieken en omkeringen. | 1.7–2.0 | Steenbrekers, persen, compressoren (zuigercompressoren) |
Naast de standaard servicefactor zijn er in specifieke gevallen twee extra vermenigvuldigingsfactoren van toepassing: een meerstrengsfactor (bij het gebruik van een duplex- of triplexketen wordt het vermogen vermenigvuldigd met respectievelijk 1,7 of 2,5 in plaats van simpelweg verdubbeld of verdrievoudigd, omdat de strengen de belasting niet perfect gelijkmatig verdelen); en een spanwielfactor (een eenvoudige spanrol aan de slappe zijde vermindert het nominale vermogen met ongeveer 10–15% als gevolg van de extra buigvermoeidheidscyclus die wordt geïntroduceerd).
Stap 2 — Selecteer de kettingsteek aan de hand van de vermogenstabel.
De relatie tussen overbrengingsverhouding, asrotatiesnelheid en koppel is essentieel voor de juiste keuze van de kettingsteek.
De ANSI B29.1-vermogensgrafieken koppelen elke combinatie van gecorrigeerd ontwerpvermogen (kW) en toerental van het kleinste tandwiel (RPM) aan een aanbevolen kettingsteek. De grafiek is verdeeld in gebieden, waarbij elk gebied wordt begrensd door een minimum en maximum toerental bij het nominale vermogen van de ketting voor elke steek. De juiste steek is degene waarvan het gebied het ontwerppunt (het snijpunt van vermogen en toerental) bevat.
Twee selectieregels die de tabel op zichzelf niet weergeeft: ten eerste, wanneer het ontwerppunt zich nabij de grens tussen twee steekzones bevindt, kies dan altijd de kleinere steek en controleer of dubbelstrengs smering bij de kleinere steek de voorkeur verdient boven enkelstrengs smering bij de grotere. Ten tweede, bij lage snelheden (onder circa 100 toeren per minuut op het kleine tandwiel) worden de vermogenswaarden in de tabel conservatief omdat de vorming van een smeerfilm dan marginaal is. Bij zeer lage snelheden is het kiezen van de eerstvolgende grotere maat uit de tabel en het specificeren van continue smering de juiste aanpak, ongeacht de grens in de tabel.
| Kettingsteek | Praktisch snelheidsbereik (RPM) | Nominaal vermogen bij 500 tpm (kW, 17T) | Nominaal vermogen bij 1450 tpm (kW, 17T) | Maximale aanbevolen snelheid (RPM, 17T) |
|---|---|---|---|---|
| #35 (9,525 mm) | 400–3.000+ | 0.37 | 0.82 | 4,800 |
| #40 (12,70 mm) | 200–2.500 | 1.20 | 2.90 | 3,200 |
| #50 (15,875 mm) | 150–2.000 | 2.30 | 5.20 | 2,500 |
| #60 (19,05 mm) | 100–1.800 | 4.20 | 9.10 | 2,000 |
| #80 (25,40 mm) | 60–1200 | 9.50 | 19.5 | 1,400 |
| #100 (31,75 mm) | 40–900 | 18.0 | 35.5 | 1,100 |
| #120 (38,10 mm) | 30–700 | 30.0 | 57.0 | 800 |
Alle vermogenswaarden in deze tabel gelden voor een enkelstrengs ketting met 17 tanden en Type 2 druppelsmering. Het werkelijke nominale vermogen neemt toe met het aantal tanden (17T → 21T voegt ongeveer 18% capaciteit toe) en neemt af bij onvoldoende smering (handmatige smering bij de nominale snelheid vermindert de effectieve capaciteit met 30–40% ten opzichte van de Type 2-waarde). De tabel is een uitgangspunt voor de kettingselectie, geen eindpunt — controleer altijd de door de fabrikant gepubliceerde selectietabel voor de specifieke kettingsoort die u overweegt.
Stap 3 — Selecteer het aantal tanden van het tandwiel en bevestig de overbrengingsverhouding.
Zodra de steek van de ketting is vastgesteld, wordt het aantal tanden van het tandwiel gekozen om de gewenste overbrengingsverhouding te bereiken. De formule voor de overbrengingsverhouding is exact voor kettingaandrijvingen vanwege de directe aangrijping:
Drie regels voor het aantal tanden die de aandrijfkwaliteit beïnvloeden, los van de overbrengingsverhouding:
Volgens ANSI B29.1 is 17 tanden het praktische minimum voor een soepele en stille werking. Bij minder dan 17 tanden overschrijdt de snelheidsvariatie als gevolg van het polygooneffect ±1,7%, wat hoorbaar lawaai en meetbare schommelingen in de assnelheid veroorzaakt. Bij minder dan 13 tanden daalt de omwikkelhoek van het kleine tandwiel onder de 120°, waardoor het aantal tanden dat in contact staat met de as afneemt en de gepubliceerde vermogenswaarden moeten worden verlaagd. Gebruik minimaal 17 tanden op de aandrijfas; 21 tanden of meer voor precisie-indexering en servo-aangedreven aandrijvingen.
Door een oneven aantal tanden op het ene tandwiel en een even aantal op het andere te gebruiken, zorgt u ervoor dat elke rol elke tand van het betreffende tandwiel raakt in plaats van steeds dezelfde tand te raken. Dit verdeelt de slijtage over de volledige omtrek van het tandwiel in plaats van deze te concentreren op het deel van de tanden dat anders steeds door dezelfde rollen zou worden aangeraakt. Dit effect is het meest uitgesproken wanneer de kettinglengte een veelvoud is van de steek. Door tanden met een gemeenschappelijke factor van 1 te gebruiken, wordt deze "tandjacht" vermeden en wordt een meetbaar gelijkmatigere slijtageverdeling bereikt.
ANSI B29.1 adviseert een maximale overbrengingsverhouding van 7:1 voor een eentrapsaandrijving. Boven deze verhouding neemt de omwikkelhoek van het kleine tandwiel af tot een punt waarop de kettingspanning niet betrouwbaar kan worden gehandhaafd zonder een kettingspanner. In de praktijk worden verhoudingen boven de 5:1 in een eentrapsaandrijving meestal beter gerealiseerd met een tweetraps kettingaandrijving of een gecombineerde ketting- en versnellingsbakconstructie. Het grote aangedreven tandwiel dat nodig is voor een verhouding van 7:1 bij gangbare assnelheden wordt fysiek onpraktisch bij middelgrote en grote kettingsteekmaten.
Stap 4 — Hartafstand, kettinglengte en doorhanginstelling
De aanbevolen hartafstand voor standaard horizontale kettingaandrijvingen is 30 tot 50 keer de steek van de ketting. Voor een ANSI #60-ketting met een steek van 19,05 mm komt dit neer op een aanbevolen bereik van 571 tot 952 mm. Een hartafstand kleiner dan 30 keer de steek vermindert de omwikkelhoek van het kleine tandwiel; een hartafstand groter dan 50 keer de steek creëert een grote vrije ruimte aan de slappe kant, wat resonantietrillingen veroorzaakt bij bepaalde toerentallen. Beide extremen vereisen extra maatregelen: een kettingspanner bij korte hartafstanden, een hartafstandgeleider of trillingsdemper bij lange hartafstanden.
De kettinglengte in steken (schakels) wordt berekend aan de hand van:
Rond het resultaat af naar het dichtstbijzijnde even getal om een standaard volledige schakel te verkrijgen (halve schakels of verspringende schakels zijn zwakker en moeten worden vermeden, behalve bij lichte toepassingen). De hartafstand wordt vervolgens iets aangepast aan de ketting met volledige schakels: verklein de hartafstand bij afronding naar beneden, verhoog deze bij afronding naar boven.
De speling aan de slappe kant van een horizontale aandrijving moet ongeveer 2% van de hartafstand bedragen. Voor een aandrijving met een hartafstand van 600 mm is de juiste speling – gemeten in het midden van de onderste kettingloop met de aandrijving in rust – ongeveer 12 mm. Een te strakke ketting verhoogt de lagerbelasting en zorgt voor hogere temperaturen; onvoldoende spanning zorgt ervoor dat de slappe kant klappert en verhoogt de impactsnelheid van de rollen op het aandrijftandwiel. Bij aandrijvingen met verticale of schuine kettinglopen is de vereiste speling 0–1% van de hartafstand, omdat de zwaartekracht de kettingspanning op de onderste kettingloop ondersteunt.
Stap 5 — Het smeersysteem kiezen dat past bij het vermogen
De ANSI-vermogensgrafieken worden gepubliceerd voor specifieke smeermethoden. Het gebruik van een minderwaardige smeermethode dan de aanbevolen smeermethode vermindert het effectieve vermogen ten opzichte van de tabelwaarde. Dit is het aspect dat het vaakst over het hoofd wordt gezien bij de selectie van kettingaandrijvingen, omdat de keuze voor de smering vaak onafhankelijk van de kettingmaat wordt gemaakt – door onderhoudstechnici, nadat het mechanisch ontwerp is voltooid.
Bij aandrijfkettingsystemen die in gecontroleerde industriële omgevingen worden geïnstalleerd, is de keuze van het smeersysteem net zo belangrijk als de keuze van de kettingmaat.
| Smeertype | Methode | Toepasselijke snelheid (rpm, klein tandwiel) | Vermogenscapaciteit versus nominaal vermogen |
|---|---|---|---|
| Type 1 — Handmatig | Borstel of knijp de slappe kant regelmatig schoon. | Onder de 200 toeren per minuut | 60–70% van nominale waarde |
| Type 2 — Druppel | Gedoseerde oliedruppels vanuit het reservoir naar de ketting aan de binnenkant | 200–1.000 toeren per minuut | 100% van de nominale waarde (grafiekbasis) |
| Type 3 — Bad / Slinger | De ketting dompelt in het oliecarter of de schijf slingert olie op de ketting. | Tot 2000 toeren per minuut | 130–150% van nominale waarde |
| Type 4 — Geforceerde stroom | Oliepomp levert een continue stroom; filter + koeler | Alle snelheden, inclusief 2000+ toeren per minuut. | 150–175% van nominale waarde |
De implicaties van deze tabel zijn significant voor het ontwerp van aandrijfsystemen. Een ketting die is geselecteerd op de grens van zijn nominale capaciteit onder Type 2 druppelsmering en vervolgens is geïnstalleerd met alleen handmatige smering, draait feitelijk op 140–1671 TP3T van zijn capaciteit – een situatie die zal leiden tot vermoeiingsbreuk vóór het einde van de ontwerplevensduur, ongeacht de kwaliteit van de ketting. Omgekeerd kan het upgraden van druppelsmering naar oliebadsmering op een bestaande aandrijving de vermogenscapaciteit effectief verhogen met 30–501 TP3T, waardoor een project voor het vergroten van de kettingcapaciteit soms volledig kan worden uitgesteld.
Zes veelgemaakte fouten bij de keuze van de aandrijfketting die verantwoordelijk zijn voor de meeste voortijdige defecten.
Het vermogen op het typeplaatje van een motor is het maximale continue vermogen, niet het gemiddelde bedrijfsvermogen. Bij een motor van 7,5 kW die een halfbelaste transportband aandrijft met een effectief vermogen van 3,8 kW, moet het effectieve vermogen worden gebruikt voor de selectie, niet het vermogen op het typeplaatje. Deze fout kan leiden tot een overschatting van het vermogen van de transportband met 50–100 kW, wat weliswaar kosten met zich meebrengt, maar geen nadelige gevolgen heeft. Het is echter gevaarlijk om de servicefactor toe te passen op het vermogen op het typeplaatje wanneer de aandrijving tijdens het opstarten of bij transiënte omstandigheden regelmatig boven het nominale vermogen piekt.
Directe motorstart (DOL) levert gedurende 0,5 tot 2 seconden 5 tot 7 keer het nominale koppel. Bij een kettingaandrijving die direct aan de motor is gekoppeld (zonder riem- of vloeistofkoppeling om de opstartpiek op te vangen), wordt dit piekkoppel volledig via de ketting overgebracht. Bij 6 keer het nominale koppel heeft een ketting met de juiste afmetingen voor de stationaire toestand en een veiligheidsfactor van 7:1 op dat moment een veiligheidsfactor van 1,2:1 – onder de drempelwaarde voor eenmalig falen waarbij vermoeiingsschade optreedt.
De keuze van de ketting en de smering moeten gelijktijdig plaatsvinden. Een ketting die is geselecteerd op de bovengrens van zijn Type 2 druppelsmering en vervolgens is gemonteerd zonder druppelsmering – waarbij maandelijks handmatig gesmeerd moet worden – werkt met een belasting van 40–50% boven zijn werkelijke capaciteit onder de geïnstalleerde smeeromstandigheden.
Het gebruik van 13 of 15 tanden om ruimte te besparen introduceert het hierboven beschreven polygooneffect in de snelheidsfluctuatie. Dit is een compromis in het ontwerp, geen technische optimalisatie. Als er echt geen ruimte is voor een tandwiel met 17 tanden op de vereiste hartafstand, is de juiste oplossing om de steek van de ketting aan te passen, niet het minimum aantal tanden.
Een offset-schakel (halve schakel) vermindert de lokale vermoeiingslevensduur van die verbinding met 20–35% in vergelijking met een persverbinding. Bij standaard lichte toepassingen is dit acceptabel. Bij zware aandrijvingen of aandrijvingen met hoge schokbelasting is de juiste aanpak om de hartafstand aan te passen zodat er een even aantal schakels ontstaat en een klinknagelverbinding te gebruiken.
Een tandwiel dat tegen een uitgerekte ketting heeft gelopen, heeft een aangepaste tandgeometrie gekregen om de langere steek te evenaren. Het monteren van een nieuwe ketting op een tandwiel met aangepaste tandgeometrie leidt tot versnelde vroegtijdige rek – de nieuwe ketting bereikt de vervangingsgrens al na een fractie van de normale levensduur. Vervang zowel de ketting als de tandwielen bij het bereiken van de rekgrens.
Toepassingen waarbij de juiste keuze van de aandrijfketting de grootste gevolgen heeft.
Servogestuurde indexeersystemen. Servomotoren die worden gebruikt in precisiepositioneringstoepassingen tolereren zeer weinig snelheidsvariatie in de kettingaandrijving. Het polygooneffect van een laag aantal tanden manifesteert zich als een sinusvormige positiefout op de aangedreven as — een aandrijfas met 17 tanden produceert een snelheidsvariatie van ±1,7%, wat overeenkomt met een positioneringsfout van ongeveer ±0,3 mm bij een steekcirkelradius van 100 mm. Voor zeer nauwkeurige indexering biedt een aandrijfas met minimaal 21 tanden, een vaste hartafstand (geen speling instelbare spanner) en smering met een oliebad de beste combinatie van positioneringsnauwkeurigheid en levensduur. Bekijk ons assortiment. Tandwielen met afgewerkte boring voor precisieaandrijvingen voor compatibele configuraties.
Aandrijvingen van landbouwmachines. De aandrijvingen van de invoerunit, dorsmachine en elevator van een combine werken allemaal onder zeer variabele belastingen in schurende omgevingen. Het selectieprincipe is hier om de aandrijfketting te dimensioneren voor het worstcasescenario – niet voor het gemiddelde – en om een ketting met O-ringafdichting te specificeren voor de kritische aandrijvingen waar smering moeilijk bereikbaar is. Een afgedichte ketting volgens ANSI #80 of #100 in een invoerunit van een combine gaat onder Koreaanse omstandigheden 4 tot 6 keer langer mee dan een open ketting met een vergelijkbare classificatie. Rollenkettingvarianten voor agrarische toepassingen zijn verkrijgbaar in steekmaten van #60 tot en met #120.
Continue procesindustrie drijft de industrie aan. Papierfabrieken, cementfabrieken en staalservicecentra laten kettingaandrijvingen vaak wekenlang continu draaien tussen de geplande onderhoudsbeurten. Voor deze toepassingen moet de keuze gebaseerd zijn op een minimale levensduur van 10.000 uur. Dit betekent dat de ketting moet worden geselecteerd op basis van een werkbelasting van maximaal 8–10% van de minimale breekbelasting, met continue smering door oliecirculatie. Dit lijkt zeer conservatief – en dat is het ook – omdat ongeplande stilstand in continu-procesindustrieën doorgaans 10 tot 30 keer de kosten van de ketting zelf per incident bedraagt.
Veelgestelde vragen
Laat onze technici uw keuze voor de aandrijfketting controleren.
Stuur ons uw toepassingsgegevens — motorvermogen, snelheid, belastingstype, toegang tot smering en omgeving — en wij controleren de kettingsteek, servicefactor, aantal tandwielen en smeerspecificaties voordat we onderdelen bestellen. U ontvangt binnen één werkdag een vrijblijvende beoordeling van uw specificaties.
Redacteur: Cxm
