Kettenzugkraft aus Leistung und Geschwindigkeit

Was beschreibt diese Größe?

Die Kettenzugkraft (Umfangskraft) Ft am Kettenrad folgt aus der Leistungsbeziehung P = Ft·v, also Ft = P/v. Äquivalent lässt sich Ft auch aus dem Antriebsmoment T₁ und dem Teilkreisradius r₁ des Kettenrads bestimmen: Ft = T₁/r₁.

Das verhält sich wie bei einem Fahrrad: Bei gleicher Tretleistung erzeugt ein kleinerer Gang mit niedrigerer Kettengeschwindigkeit am Ritzel eine höhere Kettenzugkraft als ein größerer Gang bei höherer Geschwindigkeit.

Formel und Variablen

Ft = P / v

• Ft = P / v
• P = Ft · v
• v = P / Ft

Eingaben richtig wählen

Übertragene Leistung P und mittlere Kettengeschwindigkeit v bestimmen die Zugkraft. Die Kettengeschwindigkeit lässt sich bei Bedarf zuvor mit dem Kettengeschwindigkeit-Rechner aus Teilung, Zähnezahl und Drehzahl ermitteln.

So benutzt du den Rechner

Gib die zu übertragende Leistung und die mittlere Kettengeschwindigkeit ein, um die Kettenzugkraft zu berechnen. Für eine Auslegungsfrage – etwa welche Geschwindigkeit für eine zulässige Höchstzugkraft nötig ist – wähle v als Zielgröße.

Schritt-für-Schritt-Beispiel

5,5 kW bei einer Kettengeschwindigkeit von 5,3975 m/s (19,05 mm Teilung, 17 Zähne, 1.000 min⁻¹) ergeben eine Kettenzugkraft von Ft = 5.500 W / 5,3975 m/s ≈ 1.019 N.

Ergebnis und Einheiten verstehen

Eine Kettenzugkraft von rund 1.019 N ist die nutzbare Umfangskraft zur Drehmomentübertragung. Sie ist deutlich kleiner als die tatsächliche Betriebszugkraft im Lasttrum der Kette, die zusätzlich Fliehzug, Stützzug und einen Anwendungsfaktor für Stoßbelastung enthält.

Leistung wird in kW angegeben, Geschwindigkeit in m/s und die resultierende Kraft in N.

Nutzkraft versus tatsächliche Betriebszugkraft

Die hier berechnete Kettenzugkraft Ft ist nur der Anteil, der tatsächlich Drehmoment überträgt. Die reale Betriebszugkraft im Lasttrum der Kette setzt sich zusätzlich aus dem Fliehzug Fz = q·v² (bedeutsam bei höheren Geschwindigkeiten), dem Stützzug Fs des durchhängenden Leertrums sowie einem Anwendungsfaktor KA für Stoß- und Anlaufbelastungen zusammen: Fges ≈ Ft·KA + Fz + Fs. Für eine überschlägige erste Auslegung genügt häufig Ft allein; für eine vollständige Nachrechnung sind die zusätzlichen Kraftanteile aus der Herstellerliteratur heranzuziehen.

Typische Anwendungen

Die Beziehung wird zur überschlägigen Auslegung von Kettenantrieben, zur Abschätzung der Wellenbelastung gemeinsam mit weiteren Kraftanteilen und zur Plausibilitätsprüfung verwendet, ob eine gewählte Kettengröße die geforderte Kraft überhaupt übertragen kann.

Annahmen, Grenzen und typische Fehler

Dies ist die reine, aus Leistung und Geschwindigkeit abgeleitete Nutzkraft und keine vollständige Kettenauslegung. Für die tatsächliche Betriebszugkraft im Lasttrum müssen zusätzlich Fliehzug bei höheren Geschwindigkeiten, Stützzug des Leertrums und ein Anwendungsfaktor für Stoßbelastung berücksichtigt werden, siehe den verlinkten Anwendungsfaktor-Rechner.

Typischer Fehler: Ein häufiger Fehler ist, die hier berechnete Nutzkraft mit der vollständigen Bemessungszugkraft der Kette gleichzusetzen, ohne Fliehzug, Stützzug und Anwendungsfaktor zu berücksichtigen. Ebenso wird manchmal eine Momentangeschwindigkeit statt der über eine Umdrehung gemittelten Kettengeschwindigkeit eingesetzt.