Was ist ein schrägverzahntes Untersetzungsgetriebe?
Schrägverzahnte Untersetzungsgetriebe sind Untersetzungsgetriebe, bei denen Zahnräder verwendet werden, die als Schrägverzahnungen bezeichnet werden. Schrägverzahnte Zahnräder sind Kegelräder, bei denen die Kämme der Zahnkämme gegenüber der Drehachse geneigt sind. Schrägverzahnte Zahnräder erhöhen die Festigkeit der Zahnräder und reduzieren die Geräusche und Vibrationen, die entstehen, wenn die Zahnräder ineinander greifen. Daher werden schrägverzahnte Untersetzungsgetriebe auch zur Geräusch- und Vibrationsminderung eingesetzt.
Zahnräder mit parallel zur Drehachse verlaufenden Bergkämmen, wie z. B. Schrägzahnräder, werden als Stirnräder bezeichnet.
Anwendungen von schrägverzahnten Untersetzungsgetrieben
Schrägverzahnte Untersetzungsgetriebe werden in Maschinen eingesetzt, bei denen Geräusche und Vibrationen während des Betriebs reduziert werden müssen. Kraftübertragungselemente wie Getriebe und Achsantriebe in Kraftfahrzeugen sind ebenfalls eine Art schrägverzahntes Untersetzungsgetriebe.
Schrägverzahnte Untersetzungsgetriebe finden sich in vielen Getriebemechanismen von Maschinen, bei denen es um die Reduzierung der Geschwindigkeit geht, von Maschinen in Fabriken, wie Industrie- und Werkzeugmaschinen, bis hin zu Maschinen des täglichen Lebens, wie Aufzüge und Rolltreppen. Bei den meisten Maschinen müssen Geräusche und Vibrationen unterdrückt werden, und die meisten Untersetzungsgetriebe, die zur Untersetzung Parallelwellengetriebe verwenden, sind schrägverzahnte Untersetzungsgetriebe. Umgekehrt sind Untersetzungsgetriebe ohne Schrägverzahnung Getriebe für Rennwagen.
Untersetzungsgetriebe werden fast immer speziell entwickelt, aber es gibt auch Produkte, die als handelsübliche Untersetzungsgetriebe auf dem Markt erhältlich sind. Es muss ein Produkt ausgewählt werden, das den konstruktiven Anforderungen in Bezug auf Drehzahl, Drehmoment, Untersetzungsverhältnis, Bauraum und Lagebeziehung zwischen An- und Abtriebswelle entspricht.
Funktionsweise der schrägverzahnten Untersetzungsgetriebe
Schrägverzahnte Untersetzungsgetriebe sind eine Art von Untersetzungsgetriebe mit Zahnrädern, deren Funktionsweise darin besteht, das Drehmoment um das Drehzahlverhältnis zu erhöhen. Wenn ein Zahnrad mit einer kleinen Anzahl von Zähnen mit einem Zahnrad mit einer großen Anzahl von Zähnen ineinandergreift und das Zahnrad mit der kleinen Anzahl von Zähnen gedreht wird, dreht sich das Zahnrad mit der großen Anzahl von Zähnen mit einer niedrigeren Geschwindigkeit. Wenn beispielsweise das Eingangszahnrad 20 Zähne hat und das Zahnrad, auf das die Drehzahl übertragen wird, 40 Zähne hat, beträgt die Ausgangsdrehzahl die Hälfte der Eingangsdrehzahl. Andererseits ist das Ausgangsdrehmoment doppelt so groß wie das Eingangsdrehmoment, was das Prinzip des Untersetzungsgetriebes ist.
Schrägverzahnte Untersetzungsgetriebe verwenden schrägverzahnte Zahnräder, um Lärm und Vibrationen zu reduzieren. Dies liegt daran, dass die Schrägverzahnung eine Erhöhung des Eingriffsverhältnisses der Zahnräder ermöglicht. Das Eingriffsverhältnis von Zahnrädern ist die Anzahl der Zähne, die gleichzeitig im Eingriff sind. Wenn zwei Zahnräder ineinander greifen, wird die Anzahl der kämmenden Zähne gezählt. Bei geradverzahnten Zahnrädern ist das Eingriffsverhältnis nie größer als eins, da die Zahnräder parallel zur Drehachse liegen. Bei Schrägzahnrädern stehen die Zahnräder jedoch in einem Winkel zur Drehachse, so dass mehrere kurze Zahneingriffe entstehen. Wenn diese addiert werden, kann das Eingriffsverhältnis größer als 1 sein.
Weitere Informationen über schrägverzahnte Untersetzungsgetriebe
Erzeugung von Schubkräften
Obwohl schrägverzahnte Untersetzungsgetriebe Geräusche und Vibrationen reduzieren können, ist ein negativer Effekt die Erzeugung von Schubkräften. Die Schubkräfte wirken auf die beiden ineinander greifenden Zahnräder auf der Drehachse in der voneinander abgewandten Richtung. In der Regel ist ein mechanisches Element erforderlich, um die Schubkräfte aufzufangen. So kann z. B. ein Lager gewählt werden, das auch Axialkräfte auf der Zahnraddrehachse aufnehmen kann, oder es kann eine neue Anlaufscheibe oder ein Axiallager hinzugefügt werden.
Bei Planetengetrieben muss auch auf Schräglage geachtet werden.
Bei schrägverzahnten Untersetzungsgetrieben muss bei Verwendung eines Planetengetriebes auch auf ein Phänomen geachtet werden, das als Schräglauf bezeichnet wird und durch die im Ritzel erzeugte Schubkraft verursacht wird. Skew ist ein englisches Wort, das so viel wie Schieflage oder Verzerrung bedeutet, und bezieht sich auf das Phänomen, dass die Nadel, die die Drehung des Ritzels in einem Planetengetriebe unterstützt, auch eine Kraft in Schubrichtung erzeugt.
Die Nadel ist eine Rolle, die zwischen dem Ritzel und der Ritzelwelle rollt. Normalerweise rollt die Nadel auf einer Drehachse parallel zur Ritzelwelle, aber wenn eine Schubkraft im Ritzel erzeugt wird, rollt sie in einem kleinen Spalt schräg zur Ritzelwelle. Die Nadel versucht dann, sich auch in axialer Richtung zu bewegen, wodurch eine Schubkraft entsteht.
Die von Schrägstirnrädern erzeugten Schubkräfte sind nicht unbedeutend. Sie lassen sich logisch aus der Verzahnungsberechnung ableiten, daher ist es wichtig, sie richtig zu berechnen und z. B. die entsprechenden Lager auszuwählen.