Was ist die Zahneingriffsfrequenz bei einem Kettenantrieb?

Die Zahneingriffsfrequenz (ZFK) ist die Rate, mit der die Kettenglieder in die Zähne des Kettenrads eingreifen. Sie entspricht der Anzahl der Zähne des Antriebskettenrads multipliziert mit der Drehzahl der Welle: ZFK = Z1 × Drehzahl / 60. Diese Frequenz ist eine dominante Vibrationsquelle in Kettenantrieben und steigt mit verschlissenen oder beschädigten Zähnen.

Was ist die Kettengliedfrequenz?

Die Kettengliedfrequenz ist die Geschwindigkeit, mit der sich die Kette einmal vollständig um die eigene Achse dreht. Sie entspricht der Zahneingriffsfrequenz geteilt durch die Gesamtzahl der Kettenglieder: f_Kette = Z1 × Drehzahl / (60 × N_Kettenglieder). Ein Defekt an einem einzelnen Kettenglied erzeugt Schwingungen mit dieser Frequenz.

Wie kann ich Kettenverschleiß mithilfe von Vibrationsanalyse diagnostizieren?

Kettenverschleiß erhöht typischerweise die Amplitude der Zahneingriffsfrequenz und ihrer Oberschwingungen. Eine verschlissene oder verlängerte Kette kann zudem Seitenbänder um die Zahneingriffsfrequenz erzeugen, deren Abstand der Kettengliedfrequenz entspricht. Stoßartige Vibrationen durch lockere Ketten erzeugen breitbandiges Rauschen mit erhöhten Oberschwingungen der Zahneingriffsfrequenz.

Was verursacht Vibrationen beim Kettenantrieb?

Häufige Ursachen sind Kettenverschleiß und -längung, falsch ausgerichtete Kettenräder, falsche Kettenspannung, verschlissene Kettenradzähne, beschädigte oder steife Kettenglieder sowie die Sehnenwirkung (Polygonaleffekt). Der Polygonaleffekt ist ein inhärentes Merkmal von Kettenantrieben und erzeugt Vibrationen mit der Zahneingriffsfrequenz.

Was ist der Polygon-Effekt bei Kettenantrieben?

Der Polygon- (Sehnen-)Effekt entsteht dadurch, dass sich die Kette wie ein Polygon und nicht wie ein glatter Kreis um ein Kettenrad wickelt. Dies führt zu periodischen Drehzahlschwankungen mit der Zahneingriffsfrequenz. Der Effekt ist bei Kettenrädern mit weniger Zähnen stärker ausgeprägt und kann durch die Verwendung von Kettenrädern mit mehr Zähnen (≥ 21) reduziert werden.

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Defektfrequenzrechner für Rollenketten

Berechnung der Zahneingriffsfrequenz, der Kettengliedfrequenz, der Antriebsdrehzahl und der Oberschwingungen für Rollenketten-Antriebssysteme.

Rollenkette Zahneingriff Kettengliedfrequenz

Ergebnisse

Zahneingriffsfrequenz

—

Kettengliedfrequenz (1 Kettenumdrehung)

—

Antriebswellenfrequenz

—

Abtriebsdrehzahl

—

Geschwindigkeitsverhältnis (Z₁/Z₂)

—

Zahneingriffsharmonische

Harmonisch	Frequenz (Hz)	CPM	Hinweis

Zahneingriffsfrequenz

Die Zahneingriffsfrequenz (TMF) ist die Rate, mit der Kettenglieder in die Zähne des Kettenrads eingreifen:

Z₁ — Anzahl der Zähne am Antriebsritzel
n₁ — Drehzahl der Antriebswelle (U/min)

Kettengliedfrequenz

Die Frequenz eines Kettenglieds entspricht einer vollständigen Umdrehung der Kettenschleife:

N_Links — Gesamtzahl der Kettenglieder

Abtriebsdrehzahl

Vibrationsindikatoren

Frequenz	Quelle	Anzeige
1× TMF	Zahneingriff	Normaler Kettenbetrieb, polygonaler Effekt
2×, 3× TMF	Harmonische	Kettenverschleiß, abgenutzte Ritzelzähne, übermäßiges Spiel
1× Kettengliedfrequenz	Kettenumlauf	Einzelnes defektes Glied, klemmendes Glied
Seitenbänder um TMF	Modulation	Abgenutzte/verlängerte Kette, Fehlausrichtung

Beispiel – 17/51 Kettenantrieb

Gegeben: Z₁ = 17, Z₂ = 51, Links = 120, n₁ = 1450 U/min

TMF = 17 × 1450 / 60 = 410,83 Hz

Kettenfrequenz = 17 × 1450 / (60 × 120) = 3,42 Hz

Angetriebene Geschwindigkeit = 1450 × 17/51 = 483,3 U/min

Geschwindigkeitsverhältnis = 17/51 = 0.333

⚠️ Hinweis: Bei Kettenrädern mit weniger als 21 Zähnen wird der Polygon- (Sehnen-)Effekt signifikant und führt selbst bei intakten Kettenantrieben zu höheren TMF-Oberschwingungen. Verwenden Sie Kettenräder mit 21 oder mehr Zähnen, wenn ein ruhiger Lauf unerlässlich ist.