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Die Erfindung betrifft eine Gliederkette.
Insbesondere betrifft die Erfindung Flyerketten. Die Gliederkette
besteht aus mittels Kettenbolzen miteinander verbundenen, laschenförmigen Kettengliedern,
die Außengliedern,
die Außenlaschen
und Zwischenlaschen aufweisen und bei denen Außenlaschen im Preßsitz auf
dem Kettenbolzen sitzen, und Innengliedern mit Innenlaschen bilden.
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Gliederketten, insbesondere Flyerketten,
werden in einer Vielzahl von Einsatzgebieten zur Übertragung
von Zugkräften
eingesetzt. Insbesondere werden Flyerketten als Hubketten in Flurförderfahrzeugen
verwendet. Für
unterschiedliche bauliche Umgebungsbedingungen und unterschiedliche
Belastungsanforderungen existiert bereits eine Vielzahl von in Form
und Material unterschiedlichen Gliederketten. Diese unterscheiden
sich bezüglich
ihrer Form vor allem in den Laschenabmessungen, der Anzahl der Laschen
pro Glied und der Bolzenlänge.
In der Regel wird die Form der Gliederkette durch die Form anderer
konstruktiver Elemente wesentlich beeinflußt. Beispielsweise muß die Gliederkette
auf die Form des Hubmastes eines Flurförderfahrzeuges angepaßt sein,
an dem sie vorgesehen ist.
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Bei der Auslegung von Gliederketten
sind europäische
und deutsche Sicherheitsnormen zu berücksichtigen, beispielsweise
DIN EN 1726, DIN EN 1459 und DIN EN 1551.
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Um diese Forderungen zu erfüllen, sind
Industrienormen, wie beispielsweise die DIN 8152 und die ISO 4347
entwickelt worden, die die genauen Maße von Gliederketten beschreiben.
Auf diese in ihrer Form durch die Norm vorgegebenen Ketten wird
bei der Auswahl der für
das jeweilige Einsatzfeld zu wählenden
Kette zurückgegriffen.
So wird die Normkette ausgewählt,
die die baulichen und Belastungsrandbedingungen am ehesten erfüllt.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß die durch
die vorhandenen Industrienormen beschriebenen Kettenformen für den jeweiligen
Einsatzzweck nur beschränkte
Optimierungsmöglichkeiten
bieten. Insbesondere verwehrt das Festhalten an genormten Ketten
die Möglichkeit,
Gewichtsersparnisse und Nutzlaststeigerungen zu erzielen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
damit die Aufgabe zugrunde, eine Gliederkette vorzuschlagen, die gegenüber dem
Stand der Technik eine Gewichtsoptimierung und Nutzlaststeigerung
ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch die nebengeordneten
Ansprüche
gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen sind
in den Unteransprüchen
angegeben.
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Die Erfindung geht von dem Grundgedanken
aus, daß einer
Gliederkette durch die Höhe
der Zwischen- und Innenlaschen mit laschenförmigen Kettengliedern eine
Nutzlaststeigerung erfährt,
die durch den Einsatz schmaler Laschen zu einem sehr vorteilhaften
Verhältnis
von Nutzlast pro Gewicht führt.
Erfindungsgemäß beträgt bei einer
Dicke (s) der Laschen von maximal 3,2 mm die Höhe (h3)
der Zwischen- und Innenlaschen zwischen 21,1 und 25 mm.
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Dadurch ergibt sich bei immer noch
schmaler Baugröße eine
verbesserte Materialausnutzung.
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Insbesondere wird ein Material gewählt, daß im vergüteten Zustand
eine Dauerfestigkeit (δD) von 480 bis 600 N/mm2,
insbesondere von 500 bis 580 N/mm2, ganz
besonders bevorzugt von 530 N/mm2 hat und
eine statische Zugfestigkeit (δB) von 1000 bis 1300 N/mm2,
insbesondere von 1050 bis 1200 N/mm2, ganz
besonders bevorzugt von 1100 N/mm2 hat.
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Eine derart erfindungsgemäß ausgelegte
Gliederkette ermöglicht
gegenüber
standardisierten Flyerketten eine Steigerung der Nutzlast, beispielsweise
von 4,5 t auf 6 t, also von 33%. Gegenüber Standardketten gleicher
Nutzlast, also beispielsweise von 6 t, ist die erfindungsgemäße Gliederkette
um 5% leichter und weist eine 8% geringere Gesamtbreite auf.
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Besonders bevorzugt weist die Gliederkette
ein Verhältnis
der Zahl der Außenlaschen
und Zwischenlaschen zu der Zahl der Innenlaschen von 6 : 6 auf.
Das Außenglied
kann somit zwei außen
liegende Außenlaschen
und zwei Pakete von zwei nebeneinander liegende, innen liegende
Zwischenlaschen aufweisen. Zwischen den Außenlaschen und den Zwischenlaschen
sind bevorzugt jeweils Pakete von zwei Innenlaschen auf den Kettenbolzen
aufgesetzt.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
beträgt
die Laschendicke der Außen-,
Zwischen- und/oder der Innenlaschen 3,05 mm. Es hat sich gezeigt,
daß mit
einer derartigen Laschendicke eine besonders gute Belastbarkeit
der Gliederkette bei gleichzeitig geringer Bauform erreicht werden
kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
weist der Kettenbolzen einen Durchmesser (d2)
von maximal 9,54 mm aufweist und insbesondere minimal 8,3 mm und
ganz bevorzugt einen Durchmesser von 9,51 mm auf. Hierdurch kann
eine besonders hohe Nutzlast erreicht werden. Vorzugsweise weist
die dem Kettenbolzen zugeordnete Laschenbohrung der Innenlasche
einen um min. 0,02 mm bis max. 0,2 mm größeren Durchmesser (d1) als der Kettenbolzen auf.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
sind Laschen aus Kunststoff zum Schutz benachbarter Bauteile vor
Beschädigungen
als separater Bestandteil zwischen den Laschen der Kettenglieder
integriert und weisen an einer Seite quer zur Längsachse der Kettenbolzen gegenüber den
Kettengliedern vorspringende freie Flächen auf. Dabei können die
Kunststofflaschen insbesondere zwischen den Außenlaschen und den diesen benachbarten
Innenlaschen angeordnet sein.
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Bei einer erfindungsgemäßen Gliederkette,
die vorzugsweise wie die zuvor beschriebenen Ausführungsformen
einer Gliederkette ausgebildet sein kann, weist die Außenlasche
eine geringer Höhe
als die Innen- und Zwischenlaschen auf. Vorzugsweise weist die Außenlasche
bei einer Höhe
der Innen- und Zwischenlaschen
von 21,1 bis 25 mm eine Höhe
(h4) von maximal 21,1 mm auf, insbesondere
bevorzugt von 20,5 mm. Bei dem bevorzugten Einsatz von Laschen aus
Kunststoff ermöglicht
die Wahl einer von der Höhe
der Innen- und Zwischenlaschen unterschiedlichen Höhe der Außenlasche
die Wahl einer fixen Höhe
der Außenlasche, so
daß auch
bei geänderten
Höhen der
Innen- und Zwischenlaschen stets gleiche Kunststofflaschen verwendet
werden können.
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Ein Auslegungsverfahren für eine Gliederkette,
insbesondere eine Flyerkette, sieht vor, daß die Bruchkraft FB,
die Dauerfestigkeit FD und die Gelenkfläche A der
Gliederkette nach folgender Formel ausgelegt werden:
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- mit f2 = 4 bis 7 f3 =
0,8 bis 1,3 f4 = 140 bis 190 N/mm2
- und FB = Bruchkraft (N) FD =
Dauerfestigkeit (N) A = Gelenkfläche
(mm2)
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Dabei wird die Bruchkraft FB nach der Formel: FB = d2 · π · 4–1 · ns · τB · υ1
(2)
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bzw. FB = ((h4 – d1) · nAL + (h3 – d1) · nZL) · s · δB · υ2
(3)
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berechnet. Die Dauerfestigkeit berechnet
sich nach der Formel FD = (h3 – d1) · s · nIL · δD · υ3
(4)
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bzw. FD = ((h4 – d1) · nAL · f1 + (h3 – d1) · nZL ) · s · δD · υ4
(5)
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Die Gelenkfläche berechnet sich nach der
Formel A = d2 · s · nIGI
(6)
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Dabei sind in den vorgenannten Formeln
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- FB = Bruchkraft (N)
- FD = Dauerfestigkeit (N)
- A = Gelenkfläche
(mm2)
- τB = statische Scherfestigkeit (N/mm2)
- δB = statische Zugfestigkeit (N/mm2)
- δD = Dauerfestigkeit (N/mm2)
- υ1,2,3,4 = Sicherheitsfaktoren
- f1 = Auslegungsfaktor
- ns = Anzahl der Schnittstellen
- nAl = Anzahl der Außenlaschen
- nIL = Anzahl der Innenlaschen
- nZL = Anzahl der Zwischenlaschen
- p = Nennteilung (mm)
- d1 = Laschenbohrungsdurchmesser (mm)
- d2 = Bolzendurchmesser (mm)
- h3 = Laschenhöhe (mm)
- s = Laschendicke (mm)
- D1 = Umlenkrollendurchmesser (mm).
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Dadurch ergibt sich eine auf einen
vorhandenen Bauraum maßgeschneiderte
Konstruktion, bei der die sicherheitsrelevanten Kriterien (Bruchlast,
Dauerfestigkeit und Gelenkfläche)
gleichermaßen
Berücksichtigung finden.
Besonders vorteilhaft ist hierbei, daß die verbesserte Materialausnutzung
Ketten höherer
Traglast in Bezug auf die Herstellkosten und den beanspruchten Bauraum
ermöglicht.
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Das Auslegungsverfahren ermöglicht es,
bei vorgegebenen Außenabmessungen
der Gliederkette die Gliederkette derart auszulegen, daß sie eine
maximale Belastbarkeit bei Erfüllung
der gesetzlich geforderten Sicherheitsstandards erlaubt. Alternativ
erlaubt es das Auslegungsverfahren bei vorgegebenen Belastungs-Randbedingun gen
die Gliederkette derart auszulegen, daß sie einen minimalen Bauraum
einnimmt.
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Um die Gesamtzugfestigkeit der Gliederkette
zu bestimmen, wird bevorzugt der geringste sich aus den Formeln
(2) und (3) ergebende Wert verwendet. Es kann jedoch auch festgelegt
werden, ob die Gliederkette nur nach der Bolzenfestigkeit in Bezug
auf Scherung (Formel (2)) oder der Zugfestigkeit der Laschen (Formel (3))
ausgelegt werden soll.
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Um die Gesamtdauerfestigkeit der
Gliederkette zu bestimmen, wird bevorzugt der geringste sich aus den
Formeln (4) und (5) ergebende Wert verwendet. Es kann jedoch auch
festgelegt werden, ob die Gliederkette nur nach der Dauerfestigkeit
der Innenlasche (Formel (4)) oder der Dauerfestigkeit der Laschen
am Außenglied
(Formel (5)) ausgelegt werden soll.
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Besonders gute Gewichtsersparnisse
können
insbesondere erreicht werden, wenn f, zwischen 1,2 und 1,6, besonders
bevorzugt gleich 1,4; f2 zwischen 4 und
7 besonders bevorzugt gleich 5; f3 zwischen
0.8 und 1.3, besonders bevorzugt gleich 1, und f4 zwischen
140 und 190 N/mm2, besonders bevorzugt gleich
170 N/mm2, gewählt wird. Eine besonders sicher
Konstruktion wird erreicht, wenn ν1 zwischen 0,5 und 0,9, besonders bevorzugt
gleich 0,7, wenn ν2 zwischen 0,5 und 0,9, besonders bevorzugt
gleich 0,7, wenn ν3 zwischen 0,15 und 0,25, besonders bevorzugt
gleich 0,2 und wenn ν4 zwischen 0,2 und 0,4, besonders bevorzugt
gleich 0,3 gewählt
wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
des Auslegungsverfahrens wird zudem zur Minimierung der Gelenkbewegung
die Kettenteilung p nach folgender Formel ausgelegt: 2 arcsin (p / (D1 +
h3) ) < 25° (7)
Diese Beschränkung der
Gelenkbewegung führt
zu einer Verringerung des Kettenverschleißes. Insbesondere wird 2 arcsin
(p / (D1 + h3) ) < 20° gewählt.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand
einer Ausführungsbeispiele
darstellenden Zeichnung näher erläutert. Darin
zeigt
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1 eine
Seitenansicht einer ersten erfindungsgemäßen Gliederkette;
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2 eine
Draufsicht auf die Gliederkette nach 1;
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3 eine
Seitenansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Gliederkette und
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4 eine
Draufsicht auf die Gliederkette nach 3.
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Die in 1, 2 dargestellte erste erfindungsgemäße Gliederkette
weist Außenlaschen 2 und
Zwischenlaschen 3 auf, die ein Außenglied 5 bilden.
Die Innenlaschen 1 bilden Innenglieder 6. Ein
Bolzen 4 verbindet die Außenlaschen 2, Zwischenlaschen 3 und
Innenlaschen 1 miteinander. Dabei sind die Außenlaschen 2 mit
dem Bolzen 4 über
einen Preßsitz
verbunden.
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In der 1 und 2 sind die für die Auslegung
von Gliederketten wichtigen Maße
wiedergegeben. Dies sind der Laschenbohrungsdurchmesser d1, die Teilung p, die Laschenhöhe h3, der Bolzendurchmesser d2,
Bolzenlänge
b3 und die Laschendicke s.
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Eine in den 1 und 2 dargestellte
Gliederkette kann insbesondere eine Teilung von 25,4 mm, einen Laschenbohrungsdurchmesser
von 9,65 mm, eine Laschenhöhe
von 23,6 mm, einen Bolzendurchmesser von 9,51 mm, eine Bolzenlänge von
42,5 mm und eine Laschendicke von 3,05 mm aufwei sen. Die Laschenkombination
besteht aus zwei Außenlaschen
(nAL) und vier Zwischenlaschen (nZL) und sechs Innenlaschen (nIL).
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Die 3, 4 zeigen – unter Beibehaltung gleicher
Bezugszeichen für
gleichartige Bauelemente – eine weitere
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Gliederkette.
Diese weist zusätzlich
Kunststofflaschen 7 auf, die zwischen die Innenlaschen 1 und
die Außenlasche 2 eingebracht
werden. Diese Kunststofflaschen bilden einen Schutz benachbarter
Bauteile vor Beschädigungen.
Hier weisen die Außenlaschen
einen geringere Höhe
von 20,5 mm auf. Die Bolzenlänge
beträgt
vorzugsweise 59,6 mm.
