Ketten in der VT-Industrie

Diese wichtigen Komponenten übertragen Kraft und transportieren Gegenstände, daher müssen sie sorgfältig gewartet werden.

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Standard-Haftungsausschluss von Ken Smith: Ich bin ein Fahrtreppen- und Fahrsteig-Typ, daher ist mein Wissen über die Verwendung von Aufzugsketten etwas begrenzt.

Ketten werden häufig in unserer und vielen anderen Industrien verwendet, um Energie zu übertragen und Gegenstände zu transportieren. Da ich bereits Erfahrung in der Leitung der Produktentwicklungsabteilung eines großen US-amerikanischen Kettenunternehmens habe und Mitglied des ASME B29 Chain Committee bin, dachte ich, ich könnte Ihnen einige nützliche Informationen über Ketten geben, die in Aufzügen, Fahrtreppen und Fahrsteigen verwendet werden. Ich habe bei der Arbeit viel über Ketten gelernt und von einigen äußerst intelligenten Mentoren, die lange vor mir in der Branche angefangen haben, nämlich Dick Virgo, Gail Worsley und John Wright. Es gab auch viele andere auf dem Weg. Danke Leute!

Meines Wissens verwendet die Vertikaltransportindustrie (VT) hauptsächlich drei Arten von Ketten:

1) Präzisionsrollenkette: Als Antriebsketten werden typischerweise ein- und mehrsträngige Präzisionsrollenketten eingesetzt, sei es zwischen Motor und Getriebe oder den Handlaufantriebsketten an Fahrtreppen und Fahrsteigen. Einige Leser haben vielleicht eine alte Peelle-Rolltreppe mit einer in den Handlauf eingeformten Präzisionsrollenkette für einen sehr positiven Antrieb und Präzisionsrollenketten mit verlängerten Stiften als Stufenketten gesehen. Auch private Aufzüge können diese Art von Kette anstelle von Kabeln verwenden, um die Kabine zu stützen. Diese Ketten sind in ASME B29.1 und ISO 606 genormt. 

2) Kette der Ingenieursklasse: Fahrtreppen und Fahrsteige verwenden in der Regel Ketten der Ingenieurklasse, um die Stufen oder Paletten zu verbinden. Diese Ketten sind speziell für den jeweiligen Anwendungsfall ausgelegt und aufgrund ihrer vielen Variationen haben wir vom B29-Kettenausschuss nie einen Standard für Fahrtreppenstufen- oder Palettenketten entwickelt. Der nächste Standard sind B29.15M Stahlrollenförderketten, Anbauteile und Kettenradzähne. 

3) Gliederkette: Ich habe nur Gliederketten gesehen, die bei einigen Aufzügen verwendet wurden, und ich habe nicht vor, sie in diesem Artikel zu diskutieren. 

Rollenketten gibt es seit mehr als 140 Jahren; es wurde 1880 patentiert. Die Entwicklung der Rollenkette begann mit der Einführung von Fahrrädern, Motorrädern, Autos und Flugzeugen. Mit den steigenden Anforderungen an die Rollenkette stieg auch die Automatisierung ihrer Herstellung. Diese Präzisionsrollenketten wurden 1930 von der American Standards Association (jetzt ANSI – American National Standards Institute) in ASA B29a genormt. Dieser Standard wurde später zu ASME B29.1. Im Laufe der Zeit wurden Kettenradanforderungen, PS-Tabellen und in jüngerer Zeit Mindestanforderungen an die Zugfestigkeit und dynamische Festigkeit hinzugefügt.

Präzisionsrollenketten, wie auf dem Foto links gezeigt, und Ketten der technischen Klasse bestehen aus häufig benannten Komponenten: Innen- und Außenlaschen oder Glieder, Stifte, Buchsen und Rollen. Rollen, Buchsen und die Innenglieder bilden das, was die Kettenindustrie als Rollenglied bezeichnet. Das Rollenglied wird durch die in die Innenglieder eingepressten Buchsen zusammengehalten. Beachten Sie, dass einige Ketten der technischen Klasse Abflachungen an den Enden der Buchsen haben, um zu verhindern, dass sie sich im Glied drehen. Die Stifte sind auch in die Außenglieder eingepresst. Die Stiftenden werden in der Regel zur "Versicherung" an den Enden befestigt. Einige Ketten haben Splinte oder Sprengringe, die eine ähnliche Funktion erfüllen.

Die Integrität der Kette ist auf den Presssitz der Komponenten in den Gliedern zurückzuführen. Die Löcher in den Laschen sind fast immer gestanzt. Je besser die Qualität dieses Lochs ist, unter anderem hinsichtlich des konstanten Durchmessers und des Konus, der Wärmebehandlung des Glieds und des konstanten Durchmessers der Stifte oder Buchsen, desto besser ist die Qualität der Kette. Ketten von geringerer Qualität neigen dazu, Löcher von schlechter Qualität, unterschiedliche Durchmesser von runden Teilen und ungleichmäßige Wärmebehandlung zu haben. Das alte Benjamin Franklin oft zugeschriebene Sprichwort „Die Bitterkeit schlechter Qualität bleibt lange bestehen, nachdem die Süße des niedrigen Preises vergessen ist“, trifft hier sicherlich zu.

Präzisions-Rollenketten-Nummerierungssystem und Abmessungen

In ASME B29.1 und jedem Kettenhersteller-Katalog, den ich je gesehen habe, gibt es eine Tabelle, die der auf der vorherigen Seite im Wesentlichen ähnlich ist (Tabelle 1), die die Nennmaße jeder Präzisionsrollenkettengröße angibt. Diese Ketten sind sehr schön gestaltet, wobei die Hauptkomponentenabmessungen jeder Kettengröße proportional zur Teilung (Abstand zwischen den Rollen) sind. Das Nummerierungssystem dieser Ketten basiert auf der Teilung in 1/8-Zoll-Schritten, zum Beispiel: 60-Kette ist 6/8- oder 3/4-Zoll. Tonhöhe. Die rechte Zahl ist normalerweise „0“, kann aber auch „1“ für eine leichte Kette (wie 41) oder „5“ für eine rollenlose Kette (wie 25 und 35) sein. Ich habe noch nie in unserer Branche leichte oder rollenlose Ketten gesehen; Es kann jedoch ein oder zwei Türantriebe geben, die ich nicht gesehen habe. Die B29.1-Norm und die Kataloge enthalten auch Tabellen, die die zulässige Leistung für jede Kettengröße basierend auf Kettenradgröße und Schmierungsart zeigen. B29.1 behandelt auch das Kettenraddesign für diese Ketten.

Die Internationale Organisation für Normung (ISO) hat Präzisionsrollenketten und -kettenräder mit kurzer Teilung nach ISO 606 entwickelt. ISO 606 ist eine weitere Norm für Präzisionsrollenketten. Wie B29.1 nummeriert ISO 606 die Ketten nach Teilung. Sie sind jedoch in 1/16-Zoll nummeriert. Schritte. Daher wäre 60 Kette 12 A, wobei das „A“ ANSI-Ketten bezeichnet. Es gibt auch Ketten der „B“-Serie mit der gleichen Teilung, aber mit etwas anderen Abmessungen, da die „B“-Serie die Ketten des British Standards Institute (BSI) repräsentiert. 

Ich habe oben einen Vergleich angestellt (Tabelle 2), um die Maßunterschiede zwischen den ANSI B29.1 (ISO A-Serie) und den BSI (ISO B-Serie) Ketten zu zeigen:

Wie Sie sehen, gibt es Unterschiede, wenn auch geringfügige. Ich stelle einen Kettenunterbrecher her und für diese Anwendung sind die Rollen- und Bolzendurchmesser sowie die Innenbreitenunterschiede zur ANSI-Kette wichtig. Für die meisten Anwendungen müssen unterschiedliche Ritzel und Festigkeiten berücksichtigt werden. Ich habe in Nordamerika nicht viele Ketten der „B“-Serie gesehen, abgesehen von Maschinen für die Lebensmittelindustrie und einigen landwirtschaftlichen Geräten, aber ich bin sicher, dass sie kommen werden.

Eines der ersten Dinge, die ich ansprechen möchte, ist die gebräuchliche Verwendung des Begriffs „Kettendehnung“. Für Sie wissenschaftliche Typen da draußen wissen wir, dass sich eine Kette dehnt, wenn sie unter die Streckgrenze ihrer Komponenten belastet wird, und dann ungefähr auf ihre ursprüngliche Länge zurückkehrt (ich nehme an, Sie könnten dies Dehnung nennen). Ein Beispiel wäre das Messen der Kettenlänge, das erneute Messen, wenn jemand in eine private Aufzugskabine einsteigt, und das erneute Messen beim Aussteigen (vorausgesetzt, die Kette trägt die Kabine). Wenn eine Kette über ihre Streckgrenze hinaus belastet wird, ist sie länger als ihre ursprüngliche Länge ohne die Last. Wenn die Belastung groß genug ist, versagt die Kette oder bricht. 

Hochwertige Präzisionsrollenketten werden bei der Montage im Werk vorgespannt. Der Prozess variiert, aber während der Herstellung wird die Kette stark belastet, wodurch sich die Kette etwas verlängert. Die Vorspannung minimiert oder eliminiert die anfängliche Dehnung einer nicht vorgespannten Kette und erhöht die Dauerfestigkeit der Kette. Bei hochbelasteten Ketten ist eine hohe Vorspannung erforderlich.

Der Begriff Kettendehnung wird häufig – und fälschlicherweise – verwendet, um Verschleiß zu beschreiben. Da sich die Kette unter Last artikuliert, erfährt sie Verschleiß, nicht Dehnung. Der Verschleiß tritt zwischen dem Bolzen und der Buchse der Kette auf und ist nicht sichtbar, es sei denn, die Kette oder das Verbindungsglied wird demontiert. Die Kette verschleißt schneller, wenn sie nicht ausreichend geschmiert, mit abrasivem Material (Schmutz, Sand, Betonstaub usw.) verschmutzt ist oder mit höheren als den empfohlenen Belastungen läuft. 

Kettenantriebe akzeptieren eine geringe Kettenlängung, normalerweise 2-3%, bevor die Kette ersetzt werden muss. Der Betrag der akzeptablen Dehnung hängt von Dingen wie der Ausrichtung des Antriebs ab. Beispielsweise hat eine massive Balustrade-Rolltreppe von Montgomery typischerweise einen nahezu vertikalen Kettenantrieb. Es akzeptiert ungefähr 2% Dehnung, bevor Sie einen Austausch in Betracht ziehen. Eine Montgomery-Glasbalustrade-Rolltreppe hat einen nahezu horizontalen Antrieb und sollte ungefähr 3% Dehnung vertragen, bevor die Kette ausgetauscht werden muss. Diese Zahlen sind etwas konservativ, aber eine gute Faustregel. Einige Kettenhersteller bieten Kettenverschleißlehren an, oder Sie messen einfach Stift zu Stift über eine so lange gerade Strecke wie möglich und vergleichen diese Länge dann mit der Nennteilung (Abstand von Stift zu Stift). Die prozentuale Dehnung beträgt [(gemessene Länge-Nennlänge)/Nennlänge]. Teilung, Abmessungen und andere nützliche Informationen für Präzisionsrollenketten finden Sie in B29.1 (ich empfehle Ihnen, eine Kopie von ASME zu kaufen und die Norm zu unterstützen).

Die Kette der Ingenieursklasse ist ein anderes Tier, das mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Lasten läuft. Da es normalerweise Stufen oder Paletten verbindet, ist das Stufen-/Palettennetz (oder das Fehlen von) normalerweise das Kriterium für den Austausch. In allen mir bekannten Fällen wird die Stufen-/Palettenkette ersetzt, bevor sie auch nur 1% Dehnung erreicht. 

Wenn sich eine Kette vor dem Austausch zu sehr verlängert hat, kann sie beginnen, über die Kettenradzähne zu hüpfen. In diesem Fall sollte die Kette (und die Kettenräder) sofort ersetzt werden. 

Kettenradwechsel: Ich höre fast alle Mechaniker "AARGH!" als sie dies lesen. Ketteningenieure möchten, dass die Kettenräder ersetzt werden, wenn die Kette ersetzt wird, es sei denn, die Kette wird mit einer sehr geringen Dehnung ersetzt. Kettenverkäufer mögen neue Kette auf alten Kettenrädern, da Sie die Kette häufiger ersetzen müssen. Wenn eine Kette verschleißt, verschleißen auch die Kettenräder. Dies ändert das Profil des Kettenradzahns und beeinflusst, wie die Kette mit den Kettenrädern interagiert. Wenn eine neue Kette auf abgenutzte Kettenräder gelegt wird, verlängert sie sich schneller. Beachten Sie, dass es schwierig, wenn nicht unmöglich ist, den Umfang des Kettenradverschleißes zu erkennen, der die Lebensdauer der Kette beeinflusst. Allerdings sieht man ein übermäßig verschlissenes Ritzel: Typischerweise ist der Zahn „verhakt“ oder wirkt verbogen.

Bei Antriebsketten empfehle ich, beim Kettenwechsel die Ritzel zu wechseln. Bei Stufen-/Palettenketten ist dies unwahrscheinlich, es sei denn, am Zahn wird sichtbarer Verschleiß festgestellt. Bereits in den 80er Jahren haben wir in Montgomery einen Lehrdorn bearbeitet, um den Zahnverschleiß an Kettenrädern zu prüfen. Eine neue Kette auf abgenutzte Ritzel zu setzen ist wie das Öl Ihres Autos zu wechseln, aber nicht den Filter.

Schmiertechnik

Um die Kettenlebensdauer effektiv zu verlängern, muss Schmiermittel in den Bolzen-/Buchsenbereich der Kette eindringen (ähnlich einem Gleitlager), wie in der Abbildung unten gezeigt. Auf den Rest der Kette aufgetragenes Schmiermittel schützt die Glieder und Rollen vor Korrosion, trägt jedoch nicht zur Verlängerung der Kette bei. In der Praxis kann es etwas schwierig sein, Öl in den kleinen Spalt zwischen den Innen- und Außengliedern zu bekommen.  

Jede Anwendung, die ich in unserer Branche gesehen habe, mit der Einschränkung, dass ich nicht alle gesehen habe, ist aufgrund der Kettenradgröße und -drehzahl (U/min) des Antriebs mit Tropf- oder manueller Schmierung vom Typ A in Ordnung. Die PS-Tabellen für Präzisionsrollenketten in B29.1 oder Herstellerkatalogen geben Auskunft über die erforderliche Schmierungsart.    

Die meisten, wenn nicht alle Gerätehersteller haben Empfehlungen für das jeweilige Kettenöl oder Spezifikationen für den Schmierstofftyp, den sie für ihre Produkte empfehlen. Es lohnt sich, den Empfehlungen des Herstellers zu folgen. Ich bin eine Motorradmutter, daher kommt mir ein Beispiel für falsche Schmierung in den Sinn, als O-Ring-Ketten für Motorräder herauskamen. Viele dieser Ketten wurden in kurzer Zeit von Leuten ruiniert, die herkömmliche Kettenschmierstoffe auf sie aufgetragen hatten, die die O-Ringe zerstörten.

Castrol vermarktet ein neues Produkt für Fahrtreppen und Fahrsteige, das einen Träger verwendet, um Trockenschmiermittel in den Stift-/Buchsenbereich zu bringen. Ihre Tests sehen recht vielversprechend aus.

Typische Kettenausfälle in der VT-Industrie

Das häufigste Problem mit der Kette, das ich bei der Inspektion von Geräten sehe, ist unzureichende Schmierung. Einige Geräte basieren auf einer manuellen Schmierung der Kette und einige haben automatische Öler. Ich habe viele Fahrtreppen und Fahrsteige mit Ketten gesehen, die mangelhaft geschmiert sind. Oftmals sind sie leicht an Passungsrost – Rotrost – zu erkennen, der an den Verbindungen um die Bolzen/Buchsen-Verbindungen herum zu sehen ist. Beachten Sie, dass das beste Foto, das ich zum Fressen finden konnte, auf den Gliedern einer Blattkette ist, nicht einer Rollenkette.

Sobald Fressen auftritt, hat sich die Lebensdauer der Kette erheblich verkürzt. Die meisten Präzisionsrollenketten haben aufgekohlte oder karbonitrierte Stifte und Buchsen. Sie haben eine dünne, aber sehr harte Schicht auf der Oberfläche, um den Verschleiß zu minimieren. Sobald eine Kette ohne Schmierung und Bünde gelaufen ist, kann diese Schicht ziemlich abgenutzt sein. Bei Verschleiß verlängert sich die Kette recht schnell. Beachten Sie, dass ein Mangel an Schmierung dazu führen kann, dass die Kettenräder schneller als gewöhnlich verschleißen. 

Kettenrosten aufgrund von Umgebungsbedingungen ist ebenfalls ein typisches Problem, insbesondere bei Geräten, die sich im Freien in feuchten und/oder salzigen Umgebungen befinden.

Ein weiteres Problem, das ich gesehen habe, ist als "enge Fugen" bekannt, wie auf dem Foto unten gezeigt. Wenn eine Kette enge Gelenke hat, richtet sich die Kette unter Last nicht gerade oder lässt sich schwer von Hand biegen. Typischerweise wird dies in unserer Branche durch unzureichende Schmierung und/oder Korrosion in der Bolzen-/Buchsenverbindung verursacht. Wenn die Kette enge Gelenke hat, muss sie ersetzt werden.

In all meinen Jahren in der Branche habe ich nur einmal „gedrehte Stifte“ gesehen. Das Phänomen ist an den nicht ausgerichteten Pflöcken oder Keilen am Ende der Stifte zu erkennen. Die Presspassung zwischen Stift(en) und Glied(en) wird überwunden und der/die Stift(e) drehen sich beim Anlenken über das Kettenrad. Dies ist in der Regel auf unzureichende Schmierung und/oder Überlastung zurückzuführen. Wenn eine Kette gedrehte Stifte hat, muss sie ersetzt werden.

Ich habe noch nie eine Fahrtreppen- oder Fahrsteigkette mit gebrochenen Laschen gesehen, es sei denn, sie waren aufgrund von Spannungskorrosion gebrochen. Jedoch kann die Kette auf diese Weise versagen. Typischerweise würde im Fall einer Stufen-/Palettenkette die innere Lasche bei Überlastung versagen, da sie normalerweise eine Querschnittsfläche um die Buchse hat, die kleiner ist als die äußere Lasche um den Bolzen herum. Bei einer Präzisionsrollenkette kann dies entweder das innere oder äußere Glied sein. Wenn eine Kette gebrochene Glieder hat, muss sie natürlich ersetzt werden (nachdem sie an einer möglichst unzugänglichen Stelle gefischt wurde).

Ketten können auch durch Ermüdung versagen. Wenn eine gut verarbeitete Kette gemäß den Empfehlungen des Herstellers verwendet wird, ist ein Ermüdungsbruch selten. Normalerweise versagen Ketten durch Verschleiß. Eine Kette kann durch Ermüdung versagen, wenn sie in einer bestimmten Anzahl von Lastwechseln mit hoher Last betrieben wird. Die Laschen knacken vom Bolzenloch bis zur Außenkante, wie auf dem Foto unten gezeigt. Diese Anweisung wiederholt sich – die Kette muss ersetzt werden.

Abgebrochene Stifte können auch durch eine Zugüberlastung entstehen. Während eines Stufenaufpralls kann es zu einem Bolzenausfall an einer Fahrtreppe oder einer Fahrsteigstufe/Palettenkette kommen. Einige Ketten haben verlängerte Stifte, um die Stufen/Paletten oder deren Achsen zu sichern. Diese verlängerten Stifte sind manchmal so konstruiert, dass sie abbrechen, um das Gerät vor größeren Schäden zu bewahren. Auch hier muss die Kette ersetzt werden. 

Schließlich kommen wir zur Spannungskorrosion. Bis zu einem gewissen Grad gehärteter Stahl, wie es manche Kettenglieder sind, kann durch Spannungskorrosion versagen. Wenn die Kette Feuchtigkeit oder einer Chemikalie ausgesetzt ist, die das Kettenglied korrodiert, kann dies zusammen mit der Belastung durch die Presspassung normalerweise dazu führen, dass das Glied bricht (normalerweise der Stift oder das äußere Glied). Dies ist ein relativ seltenes Phänomen, aber ich habe Fahrtreppen- und Fahrsteigstufenketten untersucht, die auf diese Weise versagt haben. Die Kette muss ausgetauscht werden und um ein erneutes Auftreten des Problems zu vermeiden, müssen die Umweltursachen beseitigt werden.

Zusammenfassung

Wenn Sie einen roten Faden für potenzielle Kettenprobleme in unserer Branche festgestellt haben, sind die meisten auf mangelnde Schmierung zurückzuführen. Überlastung ist selten ein Faktor, da die Ausrüstung nach den Sicherheitsfaktoren ASME A17.1 Safety Code for Aufzüge und Fahrtreppen konstruiert wurde. Beachten Sie, dass es auch einige schmierfreie Ketten gibt. 

Schmierung ist entscheidend, um eine angemessene Lebensdauer zu erreichen und die Kette vor Korrosion zu schützen. Mein Rat: Gehen Sie mit Ihrer Ölkanne raus und schmieren Sie die Ketten!

Referenzen

Wenn Sie weitere Informationen über Ketten benötigen, würde ich vorschlagen, dass Sie die ASME B29-Kettennormen für die bestimmte Kette, an der Sie interessiert sind, oder die ISO-Kettennormen lesen. Darüber hinaus veröffentlichte die American Chain Association ein fantastisches Buch, das „Standard Handbook of Chains, Second Edition“. Dieses Buch ist bei der Conveyor Equipment Manufacturer's Association (CEMA) Webseite.