Wear of chain drives
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Verschleiß von Kettentrieben
Die Lebensdauer von Kettentrieben wird bestimmt durch den Verschleiß im Kettengelenk, welcher zu einer Längung der Kette führt. Wird eine bestimmte Längung überschritten, wird die Kette unbrauchbar. Um das Thema Kettenverschleiß wissenschaftlich untersuchen zu können, wurden am MEGT verschiedene experimentelle und auch theoretische Analysemöglichkeiten entwickelt.
Experimentelle Prüfeinrichtungen:
Am MEGT wurde ein modularer Kettenprüfstand entwickelt und gebaut, welcher nicht nur für Verschleißuntersuchungen, sondern auch für Wirkungsgraduntersuchungen an Zweiradkettentrieben geeignet ist. Dabei können unterschiedliche Kettentypen (Zahn-, Rollen, -hülsenketten) und Kettenräder mit unterschiedlichen Zähnezahlen montiert werden. Darüber hinaus kann der Achsabstand in einem weiten Bereich stufenlos eingestellt werden. Auf dem Prüfstand können eine oder zwei Kettenspuren elektrisch gegeneinander verspannt werden. Gerade für langwierige Verschleißuntersuchungen wurde eine mechanische Verspannkupplung entwickelt und gebaut, mit der zwei Kettenspuren ohne den Einsatz von Elektromotoren gegeneinander verspannt werden können. Bei dieser Variante fällt das Belastungsmoment mit zunehmendem Kettenverschleiß ab, so dass es von Zeit zu Zeit nachgestellt werden muss. Der Abfall kann aber auch dazu verwendet werden, um den Verschleißfortschritt während der Untersuchung bewerten zu können. Um eine detailliertere Untersuchung der Verschleißlängung zu ermöglichen wurde zusätzlich zum Prüfstand eine Messvorrichtung für Kettensteifigkeit und -längung entwickelt und gebaut. Diese ist in ihrer derzeitigen Ausbaustufe für Rollen- und Hülsenketten geeignet. Die Prüfeinrichtungen werden derzeit im Rahmen des von der DFG geförderten Sonderforschungsbereich 926 für das Teilprojekt C02 eingesetzt.
Verschleißberechnung:
Viele Vorgänge im Kettengelenk sind während einer experimentellen Untersuchung nicht zugänglich. Darüber hinaus ist das Untersuchen verschiedener Geometrievarianten oft zeit- und kostenintensiv. Aus diesen Gründen wurden zusätzlich zu den experimentellen auch analytische Untersuchungsmöglichkeiten geschaffen. Dazu zählen neben einem parametrischen FE-Modell des Kettengelenks, sowie verschiedenen MKS-Modellen auch ein spezielles Verschleißberechnungsprogramm für Kettengelenke. Dieses berechnet in Abhängigkeit von Hülsenkontur und Bolzenbiegung zunächst die Kontaktflächenpressung zwischen Bolzen und Hülse. Aus der Pressungsverteilung wird dann über den Verschleißansatz von Archard in leicht modifizierter Form die neue Hülsenkontur berechnet.
Literatur:
- Gummer, A.; Fábián, Cs.; Sauer, B.: Experimental Investigation of Roller Chain Wear. 18th International Colloquium Tribology, Technische Akademie Esslingen, 10-12 January 2012, Ostfildern.
- Gummer, A.; Fábián, Cs.; Sauer, B.: Modularer Kettenprüfstand für Verschleiß- und Wirkungsgraduntersuchungen. 52. Tribologie-Fachtagung, 26.-28.09.2011, Göttingen.
- Gummer, A.; Sauer, B.: Analytische Betrachtungen und experimentelle Prüfeinrichtung zur Untersuchung des Gelenkverschleißes von Rollenketten. Tribologie und Schmierungstechnik, Jahrgang 58, Heft 3, S. 14-17, 2011.