En komplett guide till kedjdrifter och kedjtyper: Nödvändig kunskap för ingenjörer

​

Kedjedriv är en viktig mekanisk kraftöverföringslösning som används för att överföra kraft mellan komponenter - oavsett om det gäller långa avstånd (såsom i 5 våningar höga marinmotorer) eller korta (såsom på cyklar). De tillhör de fem vanligaste metoderna för mekanisk kraftöverföring, tillsammans med kopplingar, växeldriv, remdriv och skruvdriv. Varje metod har sina unika för- och nackdelar, varför ingenjörer måste noggrant väga dessa faktorer för att göra det optimala valet för specifika applikationer. Den här artikeln går igenom grunderna i kedjedriv, deras klassificering, vanliga kedjetyper, urvalskriterier samt viktiga fördelar och nackdelar.

Vad är kedjedriv?

Ett kedjedriv är ett mekaniskt kraftöverföringssystem som använder en kedja för att överföra kraft från en plats till en annan. Ett typiskt kedjedriv består av två eller fler kuggade hjul (kuggskivor) och en kedja - där hålen i kedjelänkarna passar över tänderna på kuggskivorna.
När primärdriften (t.ex. en elmotor eller en förbränningsmotor) roterar, vrids kuggkransen som är fäst på dess axel. Denna rotation driver kedjan som är lindad runt kuggkransen, vilket sedan applicerar mekanisk kraft på den drivna axeln och överför effekt.

Viktiga jämförelser med andra transmissionssystem

Jämfört med remdrifter: Till skillnad från remdrifter erbjuder kedjedrifter noll glidning, vilket säkerställer en konstant hastighetsförhållande. Detta eliminerar fördröjning i kraftöverföringen, vilket gör dem idealiska för tillämpningar som tändningskedjor i förbränningsmotorer. Den enda effektförlusten i kedjedrifter kommer från friktion mellan kedjelänkar och kuggkransar, vilket resulterar i högre mekanisk verkningsgrad.
Jämfört med tandhjulsdrifter: Kedjedrifter är mer flexibla vad gäller driftavstånd. De är överlägsna när axlar är placerade längre ifrån varandra än vad tandhjul kan hantera, samtidigt som de behåller en kompakt uppställning. Dessutom kan en enda kedja driva flera axlar samtidigt – en funktion som tandhjul sällan kan matcha.

Typer av kedjedrivor (efter funktion)

Kedjedrivor kategoriseras i tre huvudtyper baserat på deras primära funktion, var och en anpassad till specifika användningsbehov:

1. Kraftöverföringskedjedrivor

 Designade enbart för att överföra kraft mellan två axlar, löser dessa kedjedrivor en vanlig utmaning: de flesta kraftgenererande maskinerna (t.ex. motorer i pumpar) kan inte använda den kraft de producerar på plats.
Vanliga applikationer: Cyklar, jordbruksmaskiner, kompressorer och motor kamaxlar – alla är beroende av kraftöverföringskedjor för att flytta kraften från källan till användningspunkten.

2. Transportbändkedjedrivor

Transportbändkedjedrivor är specialiserade för materialhantering. De erbjuder hundratals olika konstruktioner med anpassade egenskaper, såsom låg friktion, hög temperaturmotstånd, kemikaliemotstånd, antistatiska egenskaper eller magnetiska funktioner. Tillbehör kan också läggas till kedjan för att möta olika behov.
Industritillämpningar: Vitt använt inom förpackning, bilproduktion, livsmedels- och läkemedelsindustri samt textilindustrin för effektiv materialtransport.

3. Lyft- och dragkedjor

Dessa kedjor används i maskiner för att lyfta och sänka tunga laster, ofta i kombination med taljor för att minska ansträngningen. Exempel är kedjekransar (manuella, elektriska eller pneumatiska), som är vanliga i verkstäder, byggarbetsplatser, fartygsmaskinrum och fabriker – de klarar att lyfta/sänka laster upp till 20 ton.
Lyftkedjor delas ytterligare in i två undergrupper:

Elliptiska kedjor (spolkedjor): Används för lyft av medelhöga till lätt last vid låg hastighet. Deras leder är elliptiska och sammanfogade med svets. Fyrkantiga leder kan ibland användas som alternativ men undviks i regel på grund av dålig spänningsfördelning och risk för snurrning.
Studsalskedjor: Önskade för applikationer med hög belastning. Varje länk har en studmonterad i sin inre bredd, vilket förhindrar knutbildning och förbättrar styrka och hållbarhet. De används ofta för fartygsankare och annan lyftarbetsutrustning.

Vanliga kedjetyper i kedjedrivning

Fem olika kedjetyper dominerar industriella och kommersiella applikationer, var och en med unik struktur och fördelar:

1. Rullkedjor (Bussningskedjor)

Den mest kända kedjetypen, rullkedjor (eller bussningsrullkedjor), används ofta för kraftöverföring på cyklar, motorcyklar och transportutrustning. De är vanligtvis tillverkade av kolstål eller legerat stål.
Struktur: Består av inre plattor (rullplattor), yttre plattor (stiftplattor), bussningar, stift och rullar. Rullarna är jämnt fördelade mellan länkarna och meshar med kuggskivans tänder för att överföra kraft.
Kvicksilver: Rullarna roterar efter behov vid kontakt med kuggarna, vilket minimerar effektförluster. För transmissionskedjor är höjden på rullplattorna (på båda sidor av rullarna) större än rulldiametern - detta förhindrar att sidoplattorna kommer i kontakt med kuggarna och fungerar som guidade funktioner för att undvika kedjglidning. För transportbandsrullkedjor är rulldiametern större än sidostavarnas höjd, vilket eliminerar kontakten mellan sidostavar och transportbanor för att minska friktionen. Flerstaviga rullkedjor finns tillgängliga för hög effektöverföring, vilket tillåter lägre hastigheter och mindre delning för samma lastkrav.

2. Tysta kedjor (Inverterade tänder)

Traditionella kedjedrivningar är ofta bullriga, vilket gör dem olämpliga för ljudkänsliga miljöer såsom inomhus, gruvor eller bostadsområden. Tysta kedjor (eller inverterade tänder) löser detta genom att fungera tyst samtidigt som de överför hög effekt vid höga hastigheter.
Struktur: Består av flata plattor staplade i rader och sammanlänkade med en eller flera pinnar. Botten av varje länk har en profil som matchar kuggarnas form för en jämn inmeshning.
Prestanda: Lastkapacitet, draghållfasthet och kedjebredd ökar med antalet flata plattor per länk.

3. Bladkedjor

Den enklaste kedjetypen, bladkedjor består endast av pinnar och plattor - där plattorna växlar mellan att vara fästpinnslänkar och ledlänkar. De meshas inte med kuggar; istället löper de på rullhjul för vägledning.
Tillämpningar: Idealiska för lyft och balansering, såsom i hissar, truckar, straddelbärare och elevatormaster. Dessa lågvariga maskiner utsätter kedjorna för höga statiska belastningar och minimala driftsbelastningar, och bladkedjor är utmärkta på att hantera stötar och tröghet.
Kritisk krav: Måste tåla hög dragpåkänning utan förlängning eller brott, och ha tillräcklig seghet för att motstå trötthet. Smörjning och miljöförhållanden måste beaktas vid konstruktion.

4. Plattkedjor

Används enbart för att transportera, ersätter platta kedjor transportband och remdrifter - material kan transporteras direkt på deras länkar.
Struktur: Enskilda länkar är vanligtvis tillverkade av stålplåt med tunnformade håligheter på botten. Stift går genom dessa håligheter för att ansluta intilliggande länkar, vilket endast tillåter rörelse i en riktning. Specialiserade platta kedjor kan böja sig sidledes (via modifierade stiftstrukturer), vilket gör det möjligt för transportören att navigera kurvor.
Tillämpningar: Används i låg-hastighets transportband för materialtransport i monteringslinjer.

5. Maskinkedjor i stål

Utvecklade på 1880-talet är maskinkedjor i stål konstruerade för att användas i hårda miljöer och krävande applikationer. De är tillverkade av varmföradlat stål (ibland värmebehandlat för ökad hållfasthet) och har större mellanrum mellan komponenterna för att hantera damm, smuts och slipande material under drift.
Moderna användningsområden: Används huvudsakligen som transportkedjor för materialhantering, men vissa används även som drivor. De används i transportband, truckar, kärlhissar och borrningsriggar – med förbättrad styrka, slitstyrka, lastkapacitet och pitch för att möta moderna industrikrav.

Hur man väljer rätt kedjedrivning

Att välja rätt kedjedrivning kräver att man utvärderar applikationens behov för att eliminera olämpliga alternativ. De viktigaste faktorerna att överväga är:

1. Last

Fastställ den effekt som ska överföras – kedjan måste klara den effekt som frambringas av primärmotorn. Exakta beräkningar är avgörande för säkerheten, och en tillräcklig säkerhetsfaktor rekommenderas.

2. Kedjehastighet

Alla kedjedrivningar fungerar inte i höga hastigheter; vissa är konstruerade för låga hastigheter. Beräkna den nödvändiga hastigheten och se till att den ligger inom kedjans rekommenderade omfång för att minska valet.

3. Axelutförande

De flesta kedjedrivningar fungerar endast med parallella axlar. Om axlarna är feljusterade kan växeldrivning vara ett bättre alternativ.

4. Centrumavstånd mellan axlar

Centrumavståndet mellan axlar bör vara 30–50 gånger kedjans delning. För att säkerställa en tillräcklig kontaktvinkel bör den minsta kuggen ha minst 120° omfattning; om kuggen har få tänder måste minst fem tänder alltid vara i kontakt med kedjan.

5. Driftsmiljö

Miljön styr kedjans behov av motståndskraft mot fukt, smuts, slitage, korrosion och höga temperaturer. Den påverkar också vibrationer, bullernivåer och utmattningsstyrka. Till exempel föredras inverterade tänder (tysta kedjor) i bullerkänsliga områden.

6. Smörjning

De flesta kedjedrivningar kräver smörjning för att förlänga livslängden. Kedjans typ, storlek, belastning och hastighet bestämmer smörjningsmetoden (manuell smörjning, dropptillförsel, oljebad eller tvungen smörjning). Självlubricerande kedjor finns tillgängliga – de använder bussningar gjorda av oljeimpregnerad sinterplast eller metall för att säkerställa kontinuerlig smörjning utan yttre underhåll.

Fördelar med kedjedrivning

Kan överföra vridmoment över långa avstånd.
Ingen glidning (till skillnad från remdrifter), vilket säkerställer konsekvent prestanda.
Mer kompakt än remdrifter, passar i relativt små utrymmen.
En enskild kedjedrift kan driva flera axlar.
Mångsidig, fungerar i höga temperaturer och olika miljöer (torra, fuktiga, slipande, frätande, etc.).
Låg friktionssystem, vilket garanterar hög mekanisk verkningsgrad.

Nackdelar med kedjedrifter

Kan inte användas med icke-parallella axlar.
Benägen till brus och vibrationer under drift.
Felriktning kan orsaka kedjeglidning.
Vissa konstruktioner kräver kontinuerlig smörjning.
Kräver vanligtvis ett skyddshölje för skydd.
Periodisk spänning (t.ex. via spännare) är nödvändigt för att upprätthålla prestanda.

​