Wird das Übersetzungsverhältnis der Kettenräder falsch gewählt, steigt die Kettengeschwindigkeit über den Schmierbereich hinaus – bei einem Antrieb mit #40-Kette liegt dieser Grenzwert im Ölbadbetrieb bei rund 1.300 ft/min.
Wird dieser Bereich überschritten, setzt Ermüdung an den Rollen deutlich ein, lange bevor die Kette ihre ausgelegte Lebensdauer erreicht.
Die obigen Rechner decken Übersetzungsverhältnis, Abtriebsdrehzahl und Kettenlänge ab. Im Folgenden erläutern wir die technische Grundlage der einzelnen Berechnungen.
Was das Übersetzungsverhältnis tatsächlich aussagt
Das Übersetzungsverhältnis beschreibt Abtriebsdrehzahl, Drehmomentübersetzung und Kettenbelastung in einer einzigen Kennzahl. Die Formel lautet:
Übersetzungsverhältnis
Übersetzung = N₂ ÷ N₁
N₁ = Zähnezahl des treibenden Rads (Eingang) · N₂ = Zähnezahl des getriebenen Rads (Ausgang)
Ein treibendes Rad mit 19 Zähnen in Kombination mit einem getriebenen Kettenrad mit 38 Zähnen ergibt 2,00:1 – die Abtriebswelle dreht sich einmal pro zwei Eingangsumdrehungen, das Drehmoment verdoppelt sich, die Drehzahl halbiert sich. Wird das getriebene Rad durch ein 57T-Modell ersetzt, steigt das Verhältnis auf 3,00:1: Das Drehmoment verdreifacht sich, die Drehzahl sinkt auf ein Drittel.
Wissenswert: Ein zusätzliches Zahn an der treibenden Seite verändert das Übersetzungsverhältnis stärker als ein zusätzliches Zahn an der getriebenen Seite – ungefähr um einen Faktor, der dem aktuellen Verhältnis selbst entspricht, da das treibende Rad kleiner ist und jeder Zahn einen größeren Anteil an der Gesamtzähnezahl ausmacht. Größere Anpassungen erfolgen daher über das treibende Rad, Feineinstellungen über das getriebene.
Referenztabelle für das Übersetzungsverhältnis — #40-Kette, Eingangsdrehzahl 1.750 RPM
Treibendes Rad T | Getriebenes Rad T | Übersetzung | Abtriebsdrehzahl RPM | Kettengeschwindigkeit ft/min |
|---|---|---|---|---|
13 | 52 | 4,00 | 438 | 284 |
15 | 45 | 3,00 | 583 | 437 |
19 | 38 | 2,00 | 875 | 656 |
25 | 25 | 1,00 | 1.750 | 875 |
Kettengeschwindigkeit = Zähnezahl des Antriebsrades × Teilung 0,500″ × 1.750 U/min ÷ 12. Bitte mit der tatsächlichen Kettenteilung abgleichen.
Abtriebsdrehzahl und Kettengeschwindigkeit
Zwei Gleichungen decken alle Berechnungen in Registerkarte 2 ab:
Abtriebsdrehzahl (U/min)
n₂ = n₁ × (N₁ ÷ N₂)
n₁ = Eingangsdrehzahl (U/min)
Kettengeschwindigkeit (ft/min)
V = (N₁ × p × n₁) ÷ 12
p = Teilung in Zoll
Die Kettengeschwindigkeit ist eine Kennzahl, die viele Ingenieure erst dann berücksichtigen, wenn eine Kette vorzeitig ausfällt.
Der Rechner in Registerkarte 2 weist darauf hin, wenn Sie den empfohlenen Grenzwert für die gewählte Kettengröße überschreiten.
Diese Grenzwerte basieren auf ANSI B29.1 und setzen eine kontinuierliche Ölbad- oder Tropfschmierung voraus – die in industriellen Antrieben über 300 U/min am häufigsten eingesetzte Ausführung.
Bei manueller Fettschmierung sollten die nachstehenden Grenzwerte um etwa 25 % reduziert werden.
Maximal empfohlene Kettengeschwindigkeit — kontinuierliche Ölbadschmierung (ANSI B29.1)
Gemäß ANSI B29.1 für Standard-Rollenketten mit einem Strang und kontinuierlicher Schmierung. Bei manueller Schmierung ist ein Abschlag von 25 % anzusetzen. Quelle:ASME B29.1.
Kettenlänge — warum gerade Gliederzahlen wichtig sind
Die Kettenlängenformel nach ISO 606 und ANSI B29.1 ermittelt für einen gegebenen Achsabstand die erforderliche Gliederzahl:
L = 2C/p + (N₂+N₁)/2 + (N₂−N₁)² ÷ (4π²·C/p)
L = Glieder · C = Achsabstand (in) · p = Teilung (in) · N₁ = Zähnezahl des Antriebsritzels · N₂ = Zähnezahl des Abtriebsritzels
Runden Sie das Ergebnis auf die nächsthöhere gerade Zahl auf.
Bei einer ungeraden Gliederzahl ist ein Ausgleichsglied (Halbglied) erforderlich. Dadurch sinkt die Nennzugfestigkeit der Kette um rund 20 % – ein spürbarer Nachteil bei jedem Antrieb, der nahe an seiner Belastungsgrenze betrieben wird.
ANSI B29.1 empfiehlt, den Achsabstand zwischen dem 30- und 50-fachen der Kettenteilung zu halten.
Beim 30-Fachen der Teilung bleibt der Umschlingungswinkel am kleineren Kettenrad über dem Mindestwert von 120°. Beim 50-Fachen der Teilung ist die freie Länge ausreichend, um Stoßlasten zu dämpfen.
Bestellen Sie 2–3 % zusätzliche Kettenlänge, damit der Spanner während der Einlaufphase den Längungszuwachs ausgleichen kann.
Die Regel der ungeraden Zähnezahl
Wenn beide Kettenräder einen gemeinsamen Teiler haben – etwa 20T und 40T –, greifen bei jeder Umdrehung dieselben Kettenglieder in dieselben Zähne ein.
Der Verschleiß konzentriert sich auf diese Kontaktstellen, und die Standzeit sinkt deutlich.
Mit 19T/38T entfällt dieses Problem: Der größte gemeinsame Teiler beträgt 19, sodass die Kette vor einer Wiederholung alle Zähne durchläuft.
Ein Antriebsritzel mit Primzahlzähnezahl – 17T, 19T, 23T – ist noch günstiger: Es hat keinen gemeinsamen Teiler mit einem Abtriebsritzel mit gerader Zähnezahl und verteilt die Last über den gesamten Zahnumfang.
✗ Vermeiden
20T / 40T
GGT = 20. Dieselben Glieder treffen immer auf dieselben Zähne. Konzentrierter Verschleiß, kürzere Lebensdauer.
✓ Bevorzugt
19T / 38T
GGT = 19. Jedes Glied berührt vor einer Wiederholung jeden Zahn. Gleichmäßige Lastverteilung.
Drei weitere Faktoren, die die Standzeit eines Kettenrads bestimmen
Kettenteilung und Norm müssen exakt übereinstimmen
Kettenräder nach ANSI sowie nach ISO/BS mit derselben Teilungsbezeichnung besitzen unterschiedliche Zahnprofile und Rollendurchmesser. Eine Mischung führt dazu, dass die Kette nicht korrekt aufliegt, was zu raschem Zahnverschleiß und Geräuschentwicklung führt. Prüfen Sie vor der Bestellung die Norm – ANSI (Zoll) oder metrisch.
Mindestens 17 Zähne am Antriebsritzel bei über 500 RPM
Unter 17T wird der Winkel, um den jedes Kettenglied beim Eingriff abgelenkt wird, so groß, dass eine messbare Polygonwirkung entsteht – eine zyklische Geschwindigkeitsvariation, die Vibrationen erzeugt und den Rollenverschleiß beschleunigt. ANSI B29.1 nennt 17T als praxisgerechte Untergrenze für einen ruhigen Hochgeschwindigkeitsbetrieb.
Werkstoffhärte passend zur Betriebsgeschwindigkeit
Antriebe über 500 RPM erfordern vergüteten bzw. induktiv gehärteten Kohlenstoffstahl (HRC 40–50). Unter 500 RPM bei mittleren Lasten genügt unlegierter C45-Kohlenstoffstahl. Edelstahl 316 eignet sich für korrosive Umgebungen, weist jedoch eine um etwa 15–20 % geringere Dauerfestigkeit auf als gehärteter Kohlenstoffstahl – berücksichtigen Sie dies bei der Lastberechnung.
ANSI-Schnellreferenz für Rollenketten
Kette | Teilung (in) | Rollen-Ø (in) | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|
#25 | 0,250 | 0,130 | Leichtmaschinen, Mess- und Prüfgeräte |
#35 | 0,375 | 0,200 | Karts, kleine Förderanlagen |
#40 | 0,500 | 0,312 | Industrieantriebe, Verpackungslinien |
#50 | 0,625 | 0,400 | Landmaschinen, Werkzeugmaschinen |
#60 | 0,750 | 0,469 | Schwerlast-Fördertechnik, Bergbau, Stahlindustrie |
#80 | 1.000 | 0,625 | Kranantriebe, Schwerindustrie |
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Welches maximale empfohlene Übersetzungsverhältnis gilt für einen einstufigen Kettenantrieb?
ANSI B29.1 setzt die praxisgerechte Obergrenze für einen einstufigen Rollenkettenantrieb bei 7:1. Oberhalb dieses Verhältnisses sinkt der Umschlingungswinkel der Kette am Antriebsritzel unter 120°, wodurch die Stoßbelastung je Zahn steigt und die Lebensdauer von Kette und Ritzel sinkt. Benötigt Ihre Anwendung ein Verhältnis über 7:1, empfiehlt sich ein zweistufiger Antrieb mit Zwischenwelle, bei dem das Verhältnis auf beide Stufen aufgeteilt wird.
Wie berechne ich die Kettengeschwindigkeit, ohne die Abtriebsdrehzahl zu kennen?
Die Kettengeschwindigkeit hängt ausschließlich von der Antriebsseite ab: V (ft/min) = N₁ × p × n₁ ÷ 12, wobei N₁ die Zähnezahl des Antriebsritzels, p die Teilung in Zoll und n₁ die Eingangsdrehzahl in RPM ist. Die Zähnezahl des Abtriebsritzels wird dafür nicht benötigt — maßgeblich sind lediglich Zähnezahl des Antriebsritzels, Teilung und Motordrehzahl.
Kann ich ANSI- und metrische Ritzel an derselben Kette verwenden?
Nein. ANSI-Ritzel im Zollmaß und ISO-/DIN-Metric-Ritzel mit gleicher Teilungsbezeichnung unterscheiden sich in Zahnprofil und Rollendurchmesser-Spezifikation. Der gemeinsame Betrieb führt dazu, dass die Kette nicht korrekt im Eingriff sitzt — sie läuft zu hoch auf den Zähnen, was erhöhten Verschleiß, Geräuschentwicklung und schließlich Kettensprung verursacht. Stimmen Sie daher den Kettenstandard und den Ritzelstandard über den gesamten Antrieb hinweg immer exakt aufeinander ab.
Warum ergibt die Formel für die Kettenlänge eine ungerade Zahl?
Die Formel liefert zunächst eine exakte Dezimalzahl; bei der Rundung auf die nächste ganze Zahl entsteht daher häufig ein ungerades Ergebnis. Der Rechner rundet bereits automatisch auf die nächste gerade Zahl auf. Erzwingt Ihre Einbausituation eine ungerade Gliederzahl, ist ein Versatz- bzw. Halbglied erforderlich — dadurch sinkt die zulässige Zugfestigkeit der Kette um etwa 20 %, weshalb diese Lösung bei stark belasteten Antrieben vermieden werden sollte.
Wie genau sind diese Berechnungen?
Übersetzungsverhältnis und Abtriebsdrehzahl sind exakt — hier gibt es keine Näherung. Die Formel für die Kettenlänge folgt ANSI B29.1 und ist bei Standard-Achsabständen auf ±1 Glied genau. Bei Präzisionsmaschinen oder Antrieben mit über 1,000 ft/min sollte die berechnete Länge vor dem Ablängen der Kette durch eine Probemontage überprüft werden.
Möchten Sie Übersetzungsverhältnisse für ein Motorrad berechnen? Siehe unseren Motorrad-Ritzelrechner für Endübersetzung, geschätzte Höchstgeschwindigkeit und fahrzeugspezifische Übersetzungstabellen.
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