Was ist ein Stirnrad?
Stirnräder sind eine Art von Zahnrädern mit einer zylindrischen Zahnspur, die gerade und parallel zur Achse verläuft. Stirnräder können für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, von leichten bis zu schweren Lasten und von niedrigen bis zu hohen Drehzahlen, je nach Ausführung. Da sie relativ leicht zu bearbeiten sind, werden Stirnräder am häufigsten eingesetzt.
Stirnräder bieten viele Möglichkeiten in Bezug auf den Werkstoff (Metall oder Kunststoff), das Bearbeitungsverfahren (Zerspanen, Gießen oder Sintern) und die Schmierung (Art und Verfügbarkeit des Schmiermittels), so dass sie entsprechend der Anwendung ausgewählt werden müssen.
Anwendungen von Stirnrädern
Stirnräder sind vielseitig einsetzbar und gehören zu den am häufigsten verwendeten Maschinenelementen. Aufgrund ihrer hohen Antriebsleistung, der frei wählbaren Drehgeschwindigkeit und der Möglichkeit, die zu übertragende Drehrichtung zu ändern, werden sie in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Beispiele sind die Anwendung als Antriebselemente in Spielzeugautos, Uhren, in verschiedenen Druckern, Industrierobotern und Elektrowerkzeugen und Landmaschinen.
Funktionsweise von Stirnrädern
Stirnräder übertragen die Bewegung auf andere Teile des Getriebes durch sequentielles Ineinandergreifen der Zähne. Da die Zähne von Stirnrädern parallel zur Richtung der Welle geschnitten sind, wird theoretisch keine Axialkraft (Schubkraft) erzeugt, was zu einer Miniaturisierung des Geräts und einer Vereinfachung der Gesamtstruktur führt.
Bei einem Paar ineinandergreifender Stirnräder ist die Drehrichtung entgegengesetzt, die Anzahl der Umdrehungen ist umgekehrt proportional zur Anzahl der Zähne und das Drehmoment ist proportional zur Anzahl der Zähne. Diese Theorien der Antriebsübertragung hängen nicht von der Größe der Zähne ab und können daher für kleine und große Leistungen in gleicher Weise betrachtet werden.
Wenn Stirnräder für große Leistungen eingesetzt werden, ist es üblich, Metall als Werkstoff zu verwenden und die Eingriffsbereiche zu schmieren. Ohne Schmierung verschleißen die Zahnräder in extrem kurzer Zeit. Manchmal wird die Oberfläche des Metallmaterials gehärtet, um die Härte zu erhöhen und so die Lebensdauer der Zahnräder zu verlängern.
Bei Stirnrädern, die in Bereichen mit mittlerer bis geringer Belastung eingesetzt werden, kann Harz als Werkstoff verwendet werden. Aufgrund der Gleitfähigkeit und Verschleißfestigkeit von Harz wird die Kraft auch ohne Schmierung übertragen. Im Falle von Kunstharz ist es auch einfacher, Kostenvorteile durch das Formen und Herstellen der Zahnräder zu erzielen.