Kettenantrieb

Rollenkette und Kettenrad

Kettenantrieb ist ein Weg von mechanische Leistung übertragen von einem Ort zum nächsten. Es wird oft verwendet, um den Rädern eines Fahrzeugs Strom zu vermitteln, insbesondere die Räder Fahrräder und Motorräder. Es wird auch in einer Vielzahl von Maschinen neben Fahrzeugen verwendet.

Meistens wird die Kraft von a vermittelt Rollenkette, bekannt als Antriebskette oder Übertragungskette,[1] über ein übergehen Kettenrad Ausrüstung, mit den Zähnen des Ganges mit den Löchern in den Gliedern der Kette. Das Zahnrad wird gedreht, und dies zieht die Kette, die die mechanische Kraft in das System legt. Eine andere Art von Antriebskette ist die Morsekette, die von der Morse -Kette -Firma von erfunden wurde Ithaca, New York, Vereinigte Staaten. Dies hat die Zähne umgekehrt.[2]

Manchmal wird die Leistung ausgegeben, indem einfach die Kette gedreht wird, mit der Objekte angehoben oder ziehen können. In anderen Situationen wird ein zweites Gang platziert und die Leistung wird wiederhergestellt, indem Wellen oder Hubs an diesem Gang angebracht werden. Obwohl Antriebsketten oft einfache ovale Schleifen sind, können sie auch Ecken umgehen, indem sie mehr als zwei Zahnräder entlang der Kette platzieren. Zahnräder, die keine Stromversorgung in das System einsetzen oder es aussenden, sind allgemein als bezeichnet als Idler-Wheels. Durch Variieren des Durchmessers der Eingangs- und Ausgangsgetriebe in Bezug auf einander, die Zahnradverhältnis kann verändert werden. Wenn sich beispielsweise das Zahnrad der Fahrradpedale einmal dreht, veranlasst das Zahnrad, das die Räder antreibt, mehr als eine Revolution. Duplexketten sind eine andere Art von Ketten, bei denen es sich im Wesentlichen um zwei Ketten handelt, die nebeneinander verbunden sind und mehr Leistung und Drehmoment übertragen werden.

Geschichte

Die älteste bekannte Illustration eines endlos Stromübertragungskettenantrieb von Su SongDas Buch von 1092 n. Chr. Beschreibt seine Glockenturm von Kaifeng
Skizzieren von Pin-Gelenkkette durch Leonardo da Vinci

Die älteste bekannte Anwendung eines Kettenantriebs erscheint in der Polybolos, beschrieben durch die griechisch Techniker Philon von Byzanz (3. Jahrhundert v. Chr.). Zwei flache Ketten wurden mit a verbunden Ankerwinde, was durch das Hin und Her die Pfeile der Maschine automatisch abfeuern würde, bis das Magazin leer war.[3] Obwohl das Gerät nicht kontinuierlich überträte, da die Ketten "keine Stromversorgung von Welle auf die Welle übertragen haben, und daher nicht in der direkten Abstammungslinie des Kettenantriebs geeignet", ","[4] Das griechische Design markiert den Beginn der Geschichte des Kettenantriebs, da "kein früherer Fall einer solchen Kamera bekannt ist und bis zum 16. Jahrhundert keiner als Komplex bekannt ist".[3] Hier ist die Flat-Link-Kette, die oft zugeschrieben wird Leonardo da Vinci,[5] tatsächlich zu seinem ersten Auftritt. "[3]

Der erste kontinuierliche und der erste endlose Kettenantrieb wurde ursprünglich im geschriebenen dargestellt horologisch Abhandlung der Song -Dynastie durch den mittelalterlichen chinesischen Polymath -Mathematiker und Astronom Su Song (1020-1101 n. Chr.), Der es benutzte, um die zu bedienen Waffenkugel von seinen astronomisch Glockenturm, das ist die erste astronomische Uhr,[6] sowie die Clock -Jack -Figuren, die die Tageszeit durch mechanisch klopfende Gongs und Trommeln präsentieren.[7] Der Kettenantrieb selbst wandelte die Drehung in die Rezlinarbewegung um und erhielt Strom über die hydraulischen Werke von SUs Wasseruhr -Tank und Wasserrad, letzteres welche fungierte als großer Ausrüstung.[8]

Alternativen

Riemenantrieb

Die meisten Kettenantriebssysteme verwenden Zähne Bewegung zwischen der Kette und den Rollen übertragen. Dies führt zu niedrigeren Reibungsverlusten als Riemenantrieb Systeme, auf die oft angewiesen ist Reibung Bewegung übertragen.

Obwohl Ketten stärker als Gürtel gemacht werden können, erhöht sich ihr größerer Massenstrang zum Antriebsstrom Trägheit.

Antriebsketten bestehen am häufigsten aus Metall, während Gürtel häufig Gummi, Kunststoff, Urethan oder andere Substanzen sind. Wenn die Antriebskette schwerer als ein äquivalenter Antriebsriemen ist, hat das System eine höhere Trägheit. Theoretisch kann dies zu einem größeren führen Schwungrad Einfluss, in der Praxis besteht jedoch häufig der Gürtel oder die Trägheit der Kette ein kleiner Teil der Inertie des Gesamtantriebsstrangs.

Ein Problem mit Rollschulen ist die Geschwindigkeitsänderung oder das Anstieg, die durch die Beschleunigung und Verzögerung der Kette verursacht wird, wenn sie durch Link um den Kettenradverbindung geht. Es beginnt, sobald die Tonhöhe der Kette den ersten Zahn des Kraftwerks kontaktiert. Dieser Kontakt erfolgt an einem Punkt unter dem Tonhöhenkreis des Kettenrads. Während sich das Kettenrad dreht, wird die Kette bis zum Tonhöhenkreis angehoben und wird dann wieder fallen, wenn die Kettenradrotation fortgesetzt wird. Aufgrund der festen Tonhöhenlänge schneidet die Tonhöhenlinie der Verbindung über den Akkord zwischen zwei Tonhöhenpunkten auf dem Kettenrad, was in dieser Position relativ zum Kettenrad verbleibt, bis das Verknüpfung das Kettenrad verlässt. Diese steigende und fallende Stelllinie verursacht Akkordeffekt oder Geschwindigkeitsschwankungen.[9]

Mit anderen Worten, herkömmliche Roller -Kettenfahrten leiden unter dem Schwingungspotential, da sich der wirksame Wirkradius in einer Kette und Kettenradkombination während der Revolution ständig ändert ("Akkordwirkung"[10]). Wenn sich die Kette mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, müssen die Wellen ständig beschleunigen und verzögern. Wenn sich ein Kettenrad mit konstanter Geschwindigkeit dreht, muss die Kette (und wahrscheinlich alle anderen Kettenräder, die sie fährt) beschleunigen und verlangsamen. Dies ist normalerweise kein Problem bei vielen Antriebssystemen. Die meisten Motorräder sind jedoch mit einem Hubradschub mit Gummibuschen ausgestattet, um dieses Schwingungsproblem praktisch zu beseitigen. Zahnriemenantriebe sollen dieses Problem einschränken, indem sie mit einem konstanten Tonhöhenradius arbeiten[11]).

Ketten sind oft schmaler als Gürtel, und dies erleichtert es, sie auf größere oder kleinere Zahnräder zu verschieben, um das Zahnradverhältnis zu variieren. Multi-Gang-Fahrräder mit Umwerfer Nutzen Sie dies. Das positivere Vernetzung einer Kette kann es einfacher machen, Gänge zu bauen, die im Durchmesser erhöhen oder schrumpfen können, wodurch das Verhältnis von Zahnrad wieder verändert wird. Einige neuere synchrone Gürtel behaupten jedoch, "eine gleichwertige Kapazität zu Rollenkettenfahrten in der gleichen Breite zu haben".[12]

Beide können verwendet werden, um Objekte zu bewegen, indem Taschen, Eimer oder Rahmen an ihnen angebracht werden. Ketten werden oft verwendet, um die Dinge vertikal zu bewegen, indem sie sie in Rahmen halten, wie bei industriellen Toastern, während die Gürtel gut darin sind, Dinge horizontal in Form von zu bewegen Förderbänder. Es ist nicht ungewöhnlich, dass die Systeme in Kombination verwendet werden. Zum Beispiel werden die Rollen, die Förderbänder fahren, selbst oft von Antriebsketten angetrieben.

Antriebswellen

Antriebswellen sind eine weitere übliche Methode, mit der mechanische Leistung umgekehrt wird und manchmal im Vergleich zum Kettenantrieb bewertet wird. Insbesondere das Gürtelantrieb gegen Kettenantrieb gegen Wellenantrieb ist für die meisten Motorräder eine wichtige Entwurfsentscheidung. Antriebswellen sind tendenziell härter und zuverlässiger als die Kettenantrieb, aber die Kegel Zahnräder haben weitaus mehr Reibung als eine Kette. Aus diesem Grund verwenden praktisch alle leistungsstarken Motorräder ein Kettenantrieb, wobei wellengetriebene Arrangements, die im Allgemeinen für Nicht-Sportmaschinen verwendet werden, im Allgemeinen verwendet werden. Zahn-Gürtel-Laufwerke werden für einige (nicht sportliche) Modelle verwendet.

Verwendung in Fahrzeugen

Fahrräder

Hauptartikel: Fahrradkette

Kettenantrieb war das Hauptmerkmal, das die differenzierte Sicherheitsrad Einführung im Jahr 1885 mit seinen zwei gleichgroßen Rädern aus dem Direktantrieb Penny-Färbung oder "High Wheeler" -Typ des Fahrrads. Die Popularität des kettengetriebenen Sicherheitsrads führte zum Niedergang des Penny-Fetts und ist heute noch ein Grundmerkmal des Fahrraddesigns.

Automobile

1906 Austin-Plan-Ansicht
1906 Austin-Top-Ansicht
1920er Jahre Mack LKW

Viele frühe Autos verwendeten ein Kettenantriebssystem, das eine beliebte Alternative zur Système Panhard (die eine starre verwendete Hotchkiss Drive System mit Universalgelenke). Ein gemeinsames Design war die Verwendung von a Differential befindet sich in der Nähe der Mitte des Autos, die dann die Fahrt nach hinten übertragen Achse über Rollketten. Dieses System ermöglichte ein relativ einfaches Design, das die mit dem verbundene vertikale Achsbewegung aufnehmen könnte Hinterradaufhängung System. Kettenantrieb führte auch zu weniger Unsprachige Masse An den Hinterrädern als an dem Hotchkiss -Antrieb (wo die Differential und die Hälfte der Antriebswelle zur ungespritzten Masse beiträgt), führt dies zu einer größeren Wirksamkeit der hinteren Suspension und damit zu einer glatteren Fahrt.

Frazer Nash waren starke Befürworter dieses Systems mit einer Kette pro Gang, die durch Hundekupplungen ausgewählt wurden. Das Frazer Nash -Kettenantriebssystem (ausgelegt für die GN Cyclecar Company durch Archibald Frazer-nash und Henry Ronald Godfrey) war sehr effektiv und ermöglichte eine extrem schnelle Auswahl. Das Übertragungssystem Frazer Nash (oder GN) bildete die Grundlage für viele "besondere" Rennwagen der 1920er und 1930er Jahre. Das letzte beliebte Kettenantriebsautomobil war das Honda S600 der 1960er Jahre.[13]

Viele modern Kolbenmotoren Verwenden Sie eine Rollkette (als "Timing -Kette" bezeichnet), um das zu fahren Nockenwelle(s), ersetzen Sie die vorherigen Designs von Pushrods oder gezahnt Zahnriemen. Für diese Anwendung dauern die Ketten länger, sind aber oft schwerer zu ersetzen, da sie in einem Raum eingeschlossen sein müssen, in den Schmieröl eingeführt werden kann.

Das Verteilergetriebe In einem Auto oder leichten LKW ist eine weitere Anwendung, bei der Kettenfahrten verwendet werden.

Motorräder

Hauptartikel: Motorradkomponenten § endgültiges Laufwerk

Kettenantrieb gegen Riemenantrieb oder Verwendung von a Antriebswelle ist eine grundlegende Designentscheidung bei der Motorraddesign; Fast alle Motorräder verwenden eines dieser drei Designs.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ Maschinenhandbuch (1996), S. 2337–2361.
  2. ^ First Directory Ltd. "First Directory Ltd - 1. für Geschäftsinformationen". 1stDirectory.com. Archiviert von das Original Am 2007-11-27. Abgerufen 2008-02-01. {{}}: |author= hat generischen Namen (Hilfe)
  3. ^ a b c Werner Soedel, Vernard Foley: Alte Katapulte, Wissenschaftlicher Amerikaner, Vol. 240, Nr. 3 (März 1979), S. 124-125
  4. ^ Needham, Joseph (1986). Wissenschaft und Zivilisation in China: Band 4, Teil 2, Maschinenbau. Cave Books, Ltd. Seite 109.
  5. ^ Im 16. Jahrhundert, Leonardo da Vinci Erstellte Skizzen von der ersten Eisen-Stecknadelkette. Diese Ketten wurden wahrscheinlich für das Übertragen von Ziehen, nicht um Wickeln, Leistung ausgelegt, da sie nur aus Platten und Stiften bestehen und Metallbeschläge haben. Da Vincis Skizze zeigt jedoch ein Rollenlager. Tsubakimoto Chain Co., ed. (1997). Die vollständige Anleitung zur Kette. Kogyo Chosaki Publishing Co., Ltd. p. 240. ISBN 0-9658932-0-0. p. 211. Abgerufen 17. Mai 2006.
  6. ^ "Su Song's Clock".
  7. ^ Needham, Joseph (1986). Wissenschaft und Zivilisation in China: Band 4, Teil 2, Maschinenbau. Cave Books, Ltd. Seite 111, 165, 456–457.
  8. ^ Needham, Joseph (1986). Wissenschaft und Zivilisation in China: Band 4, Physik und physische Technologie, Teil 2, Maschinenbau. Taipei: Caves Books Ltd, S. 445 & 448, 469–471.
  9. ^ Dies liegt daran, dass in Ketten eine Tonhöhenlänge vorhanden ist und sie sich nur am Pitch Point beugen können. Tsubakimoto Chain Co., ed. (1997). Die vollständige Anleitung zur Kette. Kogyo Chosaki Publishing Co., Ltd. p. 240. ISBN 0-9658932-0-0. Abgerufen 24. März 2020.
  10. ^ 2.2.1 Akkordwirkung: Sie werden feststellen, dass die Position, in der die Kette und die Kettenräder in Anspruch nehmen, schwankt, und die Kette vibriert zusammen mit dieser Schwankung. Tsubakimoto Chain Co., ed. (1997). Die vollständige Anleitung zur Kette. Kogyo Chosaki Publishing Co., Ltd. p. 240. ISBN 0-9658932-0-0. Abgerufen 24. März 2020.
  11. ^ Aber in Zahn-Gurt-Systemen tritt die Akkordwirkung durch Kreis und Akkord auf, genauso wie Ketten. Im Allgemeinen beträgt dieser Effekt weniger als 0,6 Prozent, aber in Kombination mit der Ablenkung des Riemenscheibe -Zentrums und der Fehler der Riemenstech oder der Riemenscheibe -Steigung können er 2 bis 3 Prozent beträgt. Tsubakimoto Chain Co., ed. (1997). Die vollständige Anleitung zur Kette. Kogyo Chosaki Publishing Co., Ltd. p. 240. ISBN 0-9658932-0-0. Abgerufen 24. März 2020.
  12. ^ "Poly Chain GT Carbongürtel - Gates Corporation". gates.com.
  13. ^ "Honda packt große Ideen in den kleinen S600". Betriebebeträgerlich. Abgerufen 16. November 2019.
  14. ^ M, Saif (17. August 2021). "Kettenfahrten und Arten von Ketten". Die Ingenieure posten. Archiviert vom Original am 2021-04-21.

Literaturverzeichnis

  • Oberg, Erik; Jones, Franklin D.; Horton, Holbrook L.; Ryffel, Henry H. (1996), Green, Robert E.; McCauley, Christopher J. (Hrsg.), Handbuch der Maschinen (25. Aufl.), New York: Industriepresse, ISBN 978-0-8311-2575-2, OCLC 473691581.
  • Needham, Joseph (1986). Wissenschaft und Zivilisation in China: Band 4, Chemie und chemische Technologie, Teil 2, Maschinenbau. Taipei: Caves Books Ltd.
  • Sclater, Neil.(2011)."Ketten- und Riemengeräte und Mechanismen." Mechanismen und mechanische Geräte Quellbuch. 5. ed.New York: McGraw Hill.S. 262–277. ISBN9780071704427. Zeichnungen und Designs verschiedener Laufwerke.

Externe Links