07/04/2021

Schmierung von Rollenketten

Rollenketten sind eine breite Klassifizierung von Ketten, die für Kraftübertragungszwecke verwendet werden. Sie haben alle eine Hülsenrolle gemeinsam, die sich um die Bolzengelenke oder Achsen der Kette dreht; diese Rolle reduziert die Reibung und den Verschleiß zwischen der Kette und einem Kettenrad.
Davon übertragen Antriebsketten das Drehmoment zwischen zwei Kettenrädern; ein Beispiel hierfür ist die Kette an einem Fahrrad oder Motorrad. Schleppketten sind so konstruiert, dass sie eine Last ziehen; ein Beispiel wäre die Kette, mit der eine Achterbahn auf die Spitze des Hügels gezogen wird. Steuerketten übertragen präzise und reibungslos die Rotationsposition.
All dies überträgt die Kraft durch die Kettenspannung. Die starre Kette ist ein einzigartiges Produkt, das, im Gegensatz zu den oben genannten, auch schieben kann. SERAPID Rigid Chain wird starr, wenn sie gerade ist und kann dann mit offenem Ende zum Schieben oder Heben einer Last verwendet werden.

Korrosion, Abrieb und die richtigen Materialien

Aufgrund ihrer Anwendung und Geometrie stellt die Schmierung dieser Ketten einige besondere Anforderungen und Schwierigkeiten dar. Die Betriebsbedingungen können übermäßige Verschleißmöglichkeiten bieten: Die Ketten befinden sich möglicherweise im Freien, in direktem Kontakt mit Regen und Schmutz und werden nur selten gereinigt oder geschmiert. Die Kettenrollen rollen möglicherweise über Kettenräder, die schmutzig oder kiesig sind, oder die Kettenlaschen, die aneinander vorbeigleiten und sich auf der Kettenachse drehen, können Verunreinigungen zwischen den Laschen aufweisen, die einen abrasiven Verschleiß verursachen. Wenn die Rollen in der Kette vergraben sind, kann es schwierig sein, eine Schmierung zwischen der Rolle und der Achse zu erhalten. Und natürlich trägt jede Oxidation zu korrosivem und abrasivem Verschleiß bei. Nur die Kfz-Steuerkette arbeitet in einem Zustand, in dem die Schmierung gut kontrolliert, sauber und kontinuierlich zugeführt wird.
Idealerweise sollte das Kettenmaterial eine hohe Zugfestigkeit (Streckgrenze) und eine harte Oberfläche haben, um Reibung und Verschleiß zu minimieren. Außerdem sollte es korrosionsbeständig sein. Leider sind viele Materialien mit guter Korrosionsbeständigkeit nicht mit den Anforderungen an hohe Festigkeit und Härte vereinbar. Um dies zu umgehen, können einige Komponenten gehärtet werden (Rollen und Achsen), und es können Oberflächenbehandlungen eingesetzt werden, um die Korrosionsbeständigkeit und Schmierfähigkeit zu erhöhen. Es kann sogar eine Opferplattierung auf den Kettenlaschen vorhanden sein, die ein galvanisches Paar bildet, um die nicht plattierten Komponenten zu schützen.

Auswahl der Schmiermittel

All dies setzt voraus, dass wir die Schmierung dorthin bringen können, wo sie benötigt wird. Aufgrund der Geschwindigkeit und der Belastung der Kette arbeitet diese typischerweise in einem Grenzschmierungsbereich, in dem nicht genügend Schmierung oder Geschwindigkeit vorhanden ist, um eine hydrodynamische Schicht zu erzeugen. Die Kettenteile gleiten und rollen aufeinander mit nur einer Grenzschmierschicht. Die Dicke dieser Schicht wird auf molekularer Ebene gemessen.
Eine wirksame Schmierung hat einige wichtige Voraussetzungen. Erstens: Sie muss eindringen. Sie muss sich zwischen die Kettenlaschen und zwischen die Rolle und die Achse ziehen. Dieses Eindringen geschieht durch Kapillarwirkung, daher muss der Schmierstoff eine hohe Oberflächenspannung haben - die Schmierstoffmoleküle müssen eine hohe Anziehungskraft und einen geringen Kontaktwinkel mit dem Metall haben, um den Schmierstoff dorthin zu ziehen, wo er benötigt wird.
Der Schmierstoff muss außerdem EP/AW-Additive (Extreme Pressure / Anti Wear) enthalten. EP-Additive behalten ihre Schmierfähigkeit und werden auch in molekularen Dicken nicht zwischen den Oberflächen herausgepresst.  Häufig werden MoS2, Graphit oder PTFE als EP-Additive verwendet. AW-Additive gehen eine chemische Bindung ein oder reagieren mit der Oberfläche, wodurch die Schmierstoff-Polymerkette mit der Oberfläche der Kette eins wird. Diese Bindung trennt die Metallmoleküle der Kettenbestandteile und verhindert Adhäsion und Festfressen.
Kettenschmiermittel gibt es in verschiedenen Formen; die häufigste ist ein Nassschmiermittel. Es wird nass aufgetragen und bleibt nass. Trockenschmiermittel werden über einen feuchten Träger aufgetragen, der schnell verdunstet. Diese haben oft nicht die AW-Zusätze, die chemisch mit dem Metall interagieren, um sicherzustellen, dass es an Ort und Stelle bleibt. Häufiges Nachschmieren kann erforderlich sein. Ihr größter Vorteil ist, dass Schmutz nicht daran haften bleibt.
Ähnlich verhält es sich mit Schmiermitteln auf Wachsbasis, die nass aufgetragen werden, aber schnell trocknen und einen wachsartigen Film hinterlassen; die Teile fühlen sich dann an wie ein mit Paste gewachstes Auto, sehr glatt und rutschig. Fett wird manchmal dort eingesetzt, wo Wasser ein Problem darstellt, da es Wasser sehr gut abhält. Leider ist Fett ein Öl mit einem Verdickungsmittel; dieses Verdickungsmittel macht die für die Kette so wichtige Penetrationsfähigkeit zunichte.

Planung eines Wartungsplans

Das Aufbringen der Schmierung kann periodisch und manuell oder automatisch erfolgen.  Bei einem manuellen System kann die Schmierung getropft oder gesprüht werden.  Der Vorteil ist, dass die Schmierung genau dort angebracht werden kann, wo sie erwünscht ist.  Leider kann man es leicht vergessen, und es wird möglicherweise nie geschmiert.   
Bei der automatischen Schmierung kann sie getropft, gesprüht, gepinselt oder sogar mit einem Ritzelapplikator aufgetragen werden.  Die Nassschmierung ist dabei die einfachste Methode der Schmierung.
Sowohl Trockenschmierstoffe als auch Schmierstoffe auf Wachsbasis basieren auf einem sehr flüchtigen Träger, der sich im Allgemeinen nicht für eine unverschlossene Lagerung eignet, da der Träger im Spender verdampfen kann.  Feststoffe können sich absetzen, daher sollten diese Schmierstoffe auf diese Wahrscheinlichkeit hin überprüft werden.  Wenn Ablagerungen wahrscheinlich sind, sollte der Spender ein Rührwerk im Behälter haben.  Eine Bürste als Spender wird weder für Trocken- noch für Wachsschmierstoffe empfohlen.
Es sind viele Fettverteilungssysteme erhältlich.  Ein Pinsel ist im Allgemeinen am einfachsten für Schmierfett, da er das Schmiermittel so weit wie möglich verteilt.  Das Fett wandert nicht in Bereiche, die nicht von der Bürste abgedeckt werden.
Unabhängig davon, welches automatische Schmiersystem verwendet wird, sollte es nicht kontinuierlich betrieben werden.  Es sollte nur in Betrieb sein, wenn die Kette in Bewegung ist, und es muss nicht jedes Mal in Betrieb sein.  Es würde den Rahmen dieses Artikels sprengen, eine Empfehlung für die Schmiermenge zu geben, aber einfach ausgedrückt: Das Reservoir sollte ausreichend sein, um zwischen den Wartungsintervallen Schmiermittel zu liefern, aber nicht so viel, dass es zu Pfützenbildung unter dem Kettentrieb kommt.

By Robert C. Adams, PhD, PE

Global Director of Research and Development

SERAPID Group

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