Was ist ein Schneckenrad?
Schneckenräder sind eine Art Schneckengetriebe, das aus einer Schnecke (Schneckenwelle), einer gezahnten Gewindewelle, und einem Schneckenrad besteht, das ein schrägverzahntes Stirnrad ist, dessen Drehachse im Winkel von 90° zur Schneckenachse steht. Der Mechanismus ist so aufgebaut, dass die Drehung der Schnecke die Zähne des Schneckenrads, die mit der Schnecke in Eingriff stehen, in Drehung versetzt.
Schneckenräder können keine Drehung von der Schnecke auf das Schneckenrad und umgekehrt übertragen. Dies, sich von der Seite der Abtriebswelle aus zu drehen, wird als Selbsthemmung bezeichnet.
Daher ist die Schneckenseite immer die Eingangswellenseite, auf der das Antriebsaggregat montiert ist, und die Schneckenradseite ist die Ausgangswellenseite, auf der das Kraftübertragungsaggregat montiert ist. Aufgrund dieser Eigenschaft werden Schneckenräder in Untersetzungsgetrieben eingesetzt.
Anwendungen von Schneckenrädern
Schneckenräder können Leistung übertragen, indem sie die axiale Richtung um 90° ändern und können ein großes Untersetzungsverhältnis bei geringer Größe erzielen. Sie eignen sich z. B. für Spieldosen, Wirbel für Saiteninstrumente, usw.
Die selbsthemmende Funktion von Schneckenrädern wird unter anderem in Untersetzungsvorrichtungen für Aufzüge und Rolltreppen verwendet, um eine Sicherheitsvorrichtung gegen Rückwärtsdrehung zu bieten.
Es können besonders große Untersetzungsverhältnisse erreicht werden, die ein Abbremsen mit kleinen Eingangsmomenten ermöglichen. Dadurch können Untersetzungsgetriebe relativ kompakt gefertigt werden.
Funktionsweise von Schneckenräder
Das Prinzip der Schneckenräder besteht darin, dass sich das Schneckenrad um einen Zahn dreht, wenn die Schnecke (Eingangsseite) eine Umdrehung macht. In diesem Fall wird die Anzahl der Schneckenstreifen (Zähne) als eine Schnecke bezeichnet. Bei einer Schnecke mit zwei Schneckenbändern dreht sich das Schneckenrad bei einer Umdrehung der Schnecke um zwei Zähne.
Das Untersetzungsverhältnis von Schneckenrädern kann wie folgt berechnet werden:
Untersetzungsverhältnis = Anzahl der Zähne an Schneckenrad ÷ Anzahl der Schneckenbänder
Die Drehrichtung der Schneckenräder kann bidirektional sein (z.B. im oder gegen den Uhrzeigersinn, von der Eingangswelle aus gesehen). Dies kann durch die Wahl der Schneckendrehrichtung als Rechts- oder Linksdrehung erreicht werden.
Schneckenräder zeichnen sich durch folgende Merkmale aus:
- Die Achsrichtung kann an der An- und Abtriebsseite orthogonal sein (umgekehrt kann sie nicht koaxial sein).
- Große Untersetzungsverhältnisse sind möglich (z. B. 1/10 bis 1/100 usw.).
- Das Spiel (Lücke zwischen den Zahnrädern, Spiel) wird reduziert. Dies führt zu einem besseren Zahneingriff und weniger Eingriffsgeräuschen.
- Aus einem kleinen Eingangsdrehmoment kann ein großes Ausgangsdrehmoment erzielt werden.
- Es tritt weniger Selbsthemmung auf.
Den oben genannten Vorteilen stehen aber auch Nachteile gegenüber, wie der große Schlupf zwischen den Zahnrädern, der durch die Reibung Wärme erzeugt und zum Festfressen führen kann, und die Anfälligkeit der Zahnräder für Verschleiß. Die Schmierung zwischen den Zahnrädern ist daher wichtig, und es können Schmiermittel mit hoher Druckbeständigkeit verwendet werden.
Typische Materialien für Schneckenräder sind:
- Schnecken aus Kohlenstoffstahl, gehärteter Chrom-Molybdän-Stahl oder Edelstahl, wobei die Zahnflächen zur Erhöhung der Härte wärmebehandelt und zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit poliert sind.
- Schneckenräder aus kupferlegiertem Stahl, einem Material, das verschleißanfälliger ist als Schnecken, um ein Festfressen zu verhindern.