De relatie tussen de keuze van de steek van de rollenketting en de snelheid.
In industriële transmissiesystemen zijn de steek en snelheid van de rollenketting cruciale variabelen die de transmissie-efficiëntie, de levensduur van de apparatuur en de operationele stabiliteit bepalen. Veel ingenieurs en inkopers, die zich bij de selectie te veel richten op het draagvermogen, zien vaak de afstemming van deze twee factoren over het hoofd. Dit leidt uiteindelijk tot voortijdige slijtage en breuk van de ketting, en zelfs tot stilstand van de gehele productielijn. Dit artikel beschrijft de onderliggende principes en de inherente relatie tussen steek en snelheid, en biedt praktische selectiemethoden om u te helpen de optimale rollenketting te kiezen voor verschillende bedrijfsomstandigheden.
I. Twee kernbegrippen begrijpen: de definitie en industriële betekenis van toonhoogte en snelheid
Voordat we de relatie tussen deze twee analyseren, is het belangrijk om de basisdefinities te verduidelijken – dit is essentieel om selectiefouten te voorkomen. Of er nu gebruik wordt gemaakt van ANSI (American Standard), ISO (International Standard) of GB (National Standard) rollenkettingen, de kerninvloed van steek en snelheid blijft consistent.
1. Steek van de rollenketting: bepaalt het draagvermogen en de loopsoepelheid.
De steek is de belangrijkste afmeting van een rollenketting en verwijst naar de afstand tussen de middelpunten van twee naast elkaar gelegen rollen (aangeduid met het symbool "p" en meestal gemeten in millimeters of inches). Deze steek bepaalt direct twee belangrijke eigenschappen van de ketting:
Draagvermogen: Een grotere steek resulteert over het algemeen in grotere kettingonderdelen zoals de platen en pinnen, en een hogere nominale belasting (zowel statisch als dynamisch) die kan worden gedragen, waardoor deze geschikt is voor zware toepassingen (zoals mijnbouwmachines en zware transportapparatuur).
Soepelere werking: Een kleinere steek vermindert de "impactfrequentie" wanneer de ketting in het tandwiel grijpt, wat resulteert in minder trillingen en geluid tijdens de overbrenging. Dit maakt het geschikter voor toepassingen die een hoge stabiliteit vereisen (zoals precisiegereedschap en voedselverpakkingsmachines).
2. Rotatiesnelheid: bepaalt de "dynamische spanning" en de "slijtagesnelheid".
De rotatiesnelheid verwijst hier specifiek naar de snelheid van het aandrijftandwiel waaraan de ketting is bevestigd (aangeduid met het symbool "n" en doorgaans gemeten in omwentelingen per minuut), niet naar de snelheid van het aangedreven uiteinde. De invloed hiervan op de ketting manifesteert zich voornamelijk in twee aspecten:
Dynamische belasting: Hoe hoger de snelheid, hoe groter de centrifugale kracht die de ketting tijdens gebruik genereert. Dit verhoogt ook de "stootbelasting" aanzienlijk wanneer de schakels van de ketting in de tanden van het tandwiel grijpen (vergelijkbaar met de impact van een auto die met hoge snelheid over een verkeersdrempel rijdt).
Slijtage: Hoe hoger de snelheid, hoe vaker de ketting in het tandwiel grijpt en hoe groter de relatieve rotatie van de rollen en pinnen. De totale slijtage in dezelfde tijdsperiode neemt evenredig toe, waardoor de levensduur van de ketting direct wordt verkort.
II. Kernlogica: Het principe van "omgekeerde afstemming" van toonhoogte en snelheid
Uit uitgebreide industriële praktijk is gebleken dat er een duidelijke "omgekeerde" relatie bestaat tussen de steek en de snelheid van een rollenketting: hoe hoger de snelheid, hoe kleiner de steek moet zijn, terwijl hoe lager de snelheid, hoe groter de steek kan zijn. De essentie van dit principe is het vinden van een balans tussen "belastingseisen" en "dynamische spanningsrisico's". Dit kan worden onderverdeeld in drie dimensies:
1. Bij hoge snelheden (doorgaans n > 1500 tpm): een kleine spoed is essentieel.
Wanneer de snelheid van het aandrijftandwiel hoger is dan 1500 omwentelingen per minuut (zoals bij ventilatoren en kleine motoraandrijvingen), nemen de dynamische spanning en de centrifugale kracht op de ketting dramatisch toe. Het gebruik van een ketting met een grote steek in deze situatie kan leiden tot twee cruciale problemen:
Overbelasting door impact: Kettingen met een grote steek hebben grotere schakels, wat resulteert in een groter contactoppervlak en een grotere impactkracht met de tandwielen tijdens het aangrijpen. Dit kan bij hoge snelheden gemakkelijk leiden tot het overslaan van schakels of het breken van tandwieltanden.
Door centrifugale kracht veroorzaakte speling: Kettingen met een grote steek hebben een groter eigen gewicht, en de centrifugale kracht die bij hoge snelheden ontstaat, kan ervoor zorgen dat de ketting loskomt van de tandwielen, wat leidt tot "kettingval" of "aandrijvingsslip". In ernstige gevallen kan dit leiden tot botsingen tussen machines. Daarom worden voor toepassingen met hoge snelheden over het algemeen kettingen met een steek van 12,7 mm (1/2 inch) of minder gekozen, zoals de ANSI #40- en #50-serie, of de ISO 08B- en 10B-serie.
2. Toepassingen met gemiddelde snelheid (doorgaans 500 tpm < n ≤ 1500 tpm): Kies een gemiddelde steek.
Middelhoge snelheden komen het meest voor in industriële toepassingen (zoals transportbanden, spindels van werktuigmachines en landbouwmachines). Een evenwicht tussen de vereiste belasting en de vereiste soepelheid is belangrijk.
Voor middelzware belastingen (zoals lichte transportbanden met een nominaal vermogen van 10 kW of minder) worden kettingen met een steek van 12,7 mm tot 19,05 mm (1/2 inch tot 3/4 inch) aanbevolen, zoals de ANSI #60 en #80 series. Voor zwaardere belastingen (zoals middelgrote werktuigmachines met een nominaal vermogen van 10 kW tot 20 kW) kan een ketting met een steek van 19,05 mm tot 25,4 mm (3/4 inch tot 1 inch) worden gekozen, zoals de ANSI #100 en #120 series. Het is echter noodzakelijk om de tandbreedte van het tandwiel extra te controleren om instabiliteit van de vertanding te voorkomen.
3. Werking bij lage snelheden (doorgaans n ≤ 500 tpm): Er kan een ketting met een grote steek worden gekozen.
Bij lage snelheden (zoals bij mijnbouwbrekers en zware hijsinstallaties) zijn de dynamische spanning en de centrifugale kracht op de ketting relatief laag. Het draagvermogen wordt dan de belangrijkste vereiste en de voordelen van een ketting met een grote steek komen dan volledig tot hun recht.
Kettingen met een grote steek bieden een grotere componentsterkte en kunnen stootbelastingen van honderden kN weerstaan, waardoor breuk van de kettingplaten en buiging van de pinnen onder zware belasting wordt voorkomen.
Bij lage snelheden is de slijtage laag, waardoor kettingen met een grote steek een levensduur behouden die overeenkomt met de totale levensduur van de apparatuur, waardoor frequente vervanging (doorgaans elke 2-3 jaar) niet nodig is. Kettingen met een steek van ≥ 25,4 mm (1 inch), zoals de ANSI #140- en #160-serie, of op maat gemaakte, zware kettingen met een grote steek, worden in dit scenario vaak gebruikt.
III. Praktische handleiding: Stem toonhoogte en snelheid nauwkeurig op elkaar af in 4 stappen
Nadat je de theorie hebt begrepen, is het tijd om deze in de praktijk te brengen met behulp van gestandaardiseerde procedures. De volgende 4 stappen helpen je snel een geschikte keten te selecteren en fouten te voorkomen die ontstaan door te vertrouwen op ervaring:
Stap 1: Kernparameters vaststellen – Verzamel eerst 3 belangrijke gegevens
Voordat u een ketting kiest, moet u deze drie essentiële parameters van de apparatuur vaststellen; geen van deze mag worden overgeslagen:
Aandrijftandwielsnelheid (n): Deze kunt u direct aflezen uit de handleiding van de motor of de aandrijfzijde. Als alleen de aangedreven snelheid bekend is, kunt u deze omrekenen met de formule "Overbrengingsverhouding = aantal tanden op het aandrijftandwiel / aantal tanden op het aangedreven tandwiel".
Nominaal overdrachtsvermogen (P): Dit is het vermogen (in kW) dat de apparatuur tijdens normaal gebruik moet overdragen. Dit omvat piekbelastingen (zoals schokbelastingen tijdens het opstarten, die doorgaans worden berekend als 1,2-1,5 keer het nominale vermogen).
Werkomgeving: Controleer op stof, olie, hoge temperaturen (>80°C) of corrosieve gassen. Kies voor zware omstandigheden kettingen met smeergroeven en een anticorrosiecoating. De steek moet met 10-20% worden verhoogd om slijtage te compenseren.
Stap 2: Voorlopige selectie van het toonhoogtebereik op basis van snelheid
Raadpleeg onderstaande tabel om het voorlopige steekbereik te bepalen op basis van de snelheid van het aandrijftandwiel (met een ANSI-standaardketting als voorbeeld; andere standaarden kunnen dienovereenkomstig worden omgerekend):
Aandrijftandwielsnelheid (r/min) Aanbevolen steekbereik (mm) Overeenkomstige ANSI-kettingreeks Typische toepassingen
>1500 6.35-12.7 #25, #35, #40 Ventilatoren, kleine motoren
500-1500 12.7-25.4 #50, #60, #80, #100 Transportbanden, Gereedschapswerktuigen
<500 25.4-50.8 #120, #140, #160 Breker, Lift
Stap 3: Controleer of de spoed overeenkomt met de belastbaarheid met behulp van de stroomvoorziening.
Na de eerste selectie van de steek, controleer met behulp van de "Vermogensberekeningsformule" of de ketting het nominale vermogen aankan om overbelasting te voorkomen. Aan de hand van de ISO-norm voor rollenkettingen is de vereenvoudigde formule als volgt:
Toelaatbare vermogensoverdracht van de ketting (P₀) = K₁ × K₂ × Pₙ
Waarbij: K₁ de snelheidscorrectiefactor is (hogere snelheden resulteren in een lagere K₁, die te vinden is in de kettingcatalogus); K₂ de correctiefactor voor de bedrijfsomstandigheden is (0,7-0,9 voor zware omstandigheden, 1,0-1,2 voor schone omstandigheden); en Pₙ het nominale vermogen van de ketting is (dat te vinden is aan de hand van de steek in de catalogus van de fabrikant).
Verificatievoorwaarde: P₀ moet voldoen aan ≥ 1,2 × P (1,2 is de veiligheidsfactor, die kan worden verhoogd tot 1,5 voor zware toepassingen).
Stap 4: Pas het definitieve plan aan op basis van de beschikbare installatieruimte.
Als de aanvankelijk gekozen steek beperkt wordt door de beschikbare installatieruimte (bijvoorbeeld omdat de interne ruimte van de apparatuur te smal is voor een ketting met een grote steek), kunnen twee aanpassingen worden gedaan:
Verklein de steek en verhoog het aantal kettingrijen: Als u bijvoorbeeld oorspronkelijk één rij met een steek van 25,4 mm (#100) had gekozen, kunt u overschakelen naar twee rijen met een steek van 19,05 mm (#80-2). Dit biedt een vergelijkbaar draagvermogen, maar is kleiner.
Optimaliseer het aantal tandwieltanden: Door het aantal tanden op het aandrijftandwiel te verhogen (meestal tot minimaal 17 tanden), terwijl de steek gelijk blijft, kan de kettinginschakeling minder schokken ondervinden en indirect de aanpasbaarheid bij hoge snelheden verbeteren.
IV. Veelvoorkomende fouten om te vermijden: Vermijd deze 3 fouten
Zelfs na het beheersen van het selectieproces falen veel mensen nog steeds doordat ze details over het hoofd zien. Hier zijn drie van de meest voorkomende misvattingen en de bijbehorende oplossingen:
Misvatting 1: Uitsluitend focussen op het draagvermogen en snelheidsafstemming negeren
Misvatting: Men gelooft dat "een grotere steek een groter draagvermogen betekent", waardoor een ketting met een grotere steek wordt gekozen voor hoge snelheden (bijvoorbeeld een #120 ketting voor een motor met 1500 tpm). Gevolgen: Het kettinggeluid overschrijdt de 90 dB en er ontstaan binnen twee tot drie maanden scheuren in de kettingplaten. Oplossing: Kies de steek strikt op basis van "snelheidsprioriteit". Als het draagvermogen onvoldoende is, geef dan prioriteit aan het verhogen van het aantal rijen in plaats van het vergroten van de steek.
Misvatting 2: Het verwarren van de "snelheid van de aandrijfpoelie" met de "snelheid van de aangedreven poelie"
Misvatting: Het toerental van de aangedreven poelie gebruiken als selectiefactor (bijvoorbeeld: als het toerental van de aangedreven poelie 500 tpm is en het werkelijke toerental van de aandrijfpoelie 1500 tpm, wordt een grotere steek gekozen op basis van 500 tpm). Gevolgen: Overmatige dynamische spanning in de ketting, wat leidt tot "overmatige slijtage van de pen" (slijtage van meer dan 0,5 mm in één maand). Oplossing: Het "toerental van de aandrijfpoelie" moet als standaard worden gebruikt. Bij twijfel, bereken de steek met behulp van het motortoerental en de overbrengingsverhouding (toerental aandrijfpoelie = motortoerental / overbrengingsverhouding).
Misvatting 3: Het negeren van de invloed van smering op de afstemming van snelheid en toonhoogte
Fout: ervan uitgaan dat "de juiste steek kiezen voldoende is", smering overslaan of een inferieur smeermiddel gebruiken bij hoge snelheden. Gevolg: Zelfs met een kleine steek kan de levensduur van de ketting met meer dan 50% worden verkort en kan er zelfs droogloop optreden. Oplossing: Bij hoge snelheden (n > 1000 tpm) moet druppelsmering of smering in een oliebad worden gebruikt. De viscositeit van het smeermiddel moet worden afgestemd op de snelheid (hoe hoger de snelheid, hoe lager de viscositeit).
V. Industriële casestudie: Optimalisatie van falen naar stabiliteit
Een transportband in een fabriek voor auto-onderdelen had maandelijks last van kettingbreuk. Door de afstemming van de steeksnelheid te optimaliseren, hebben we de levensduur van de ketting verlengd tot twee jaar. De details zijn als volgt:
Oorspronkelijk plan: Aandrijfpoeliesnelheid 1200 tpm, enkelvoudige ketting met een steek van 25,4 mm (#100), 8 kW vermogensoverdracht, geen geforceerde smering.
Storingsoorzaak: 1200 tpm ligt aan de bovengrens van een gemiddelde snelheid, en de ketting met een steek van 25,4 mm ondervindt bij deze snelheid een te hoge dynamische belasting. Bovendien leidt het gebrek aan smering tot versnelde slijtage.
Optimalisatieplan: Verklein de steek tot 19,05 mm (#80), schakel over op een tweerijige ketting (#80-2) en voeg een druppelsmeersysteem toe.
Optimalisatieresultaten: Het geluidsniveau van de ketting tijdens gebruik is verlaagd van 85 dB naar 72 dB, de maandelijkse slijtage is verminderd van 0,3 mm naar 0,05 mm en de levensduur van de ketting is verlengd van 1 maand naar 24 maanden, wat een jaarlijkse besparing van meer dan 30.000 yuan aan vervangingskosten oplevert.
Conclusie: De essentie van selectie is evenwicht.
De keuze voor de steek en snelheid van een rollenketting is nooit een simpele beslissing van "groot of klein". Het gaat erom de optimale balans te vinden tussen draagvermogen, bedrijfssnelheid, beschikbare installatieruimte en kosten. Door het principe van "omgekeerde afstemming" te beheersen, dit te combineren met een gestandaardiseerd selectieproces in vier stappen en veelvoorkomende valkuilen te vermijden, kunt u een stabiel en duurzaam aandrijfsysteem garanderen.
Geplaatst op: 17 oktober 2025