Schneckengetriebe sind Kraftübertragungskomponenten, die hauptsächlich als Untersetzungsgetriebe mit hohem Übersetzungsverhältnis verwendet werden, um die Drehrichtung der Welle zu ändern und die Geschwindigkeit zu verringern und das Drehmoment zwischen nicht parallel rotierenden Wellen zu erhöhen. Sie werden auf Wellen mit sich nicht schneidenden, senkrechten Achsen eingesetzt. Da die Zähne der ineinandergreifenden Zahnräder aneinander vorbeigleiten, sind Schneckengetriebe im Vergleich zu anderen Zahnradantrieben ineffizient, können jedoch auf engstem Raum zu massiven Geschwindigkeitsreduzierungen führen und sind daher für viele industrielle Anwendungen geeignet. Im Wesentlichen lassen sich Schneckengetriebe in ein- und zweihüllende Schneckengetriebe einteilen, was die Geometrie der ineinandergreifenden Zähne beschreibt. Hier werden Schneckengetriebe beschrieben und ihre Funktionsweise sowie häufige Anwendungen besprochen.

Zylindrische Schneckengetriebe

Die Grundform der Schnecke ist die Evolventenzahnstange, durch die Stirnräder erzeugt werden. Zahnstangenzähne haben gerade Wände, aber wenn sie zur Erzeugung von Zähnen an Zahnradrohlingen verwendet werden, erzeugen sie die bekannte gebogene Zahnform des Evolventenstirnrades. Diese Zahnstangenform windet sich im Wesentlichen um den Körper des Wurms. Die Paarung Schneckenrad besteht ausSchrägverzahnungZähne, die in einem Winkel geschnitten sind, der dem Winkel des Schneckenzahns entspricht. Die wahre Stirnradform entsteht nur im mittleren Teil des Rades, da sich die Zähne so krümmen, dass sie die Schnecke umschließen. Der Eingriff ähnelt dem einer Zahnstange, die ein Ritzel antreibt, mit dem Unterschied, dass die Translationsbewegung der Zahnstange durch die Drehbewegung der Schnecke ersetzt wird. Die Krümmung der Radzähne wird manchmal als „kehlförmig“ beschrieben.

Würmer verfügen über mindestens einen und bis zu vier (oder mehr) Threads oder Starts. Jeder Gewindegang greift in einen Zahn des Schneckenrads ein, das viel mehr Zähne und einen viel größeren Durchmesser als die Schnecke hat. Würmer können sich in beide Richtungen drehen. Schneckenräder haben normalerweise mindestens 24 Zähne und die Summe der Schneckengänge und Radzähne sollte normalerweise mehr als 40 betragen. Schnecken können direkt auf der Welle oder separat hergestellt und später auf eine Welle geschoben werden.
Viele Schneckengetriebe sind theoretisch selbsthemmend, das heißt, sie können nicht vom Schneckenrad angetrieben werden, was in vielen Fällen, beispielsweise beim Heben, von Vorteil ist. Wenn Rückwärtsantrieb eine gewünschte Eigenschaft ist, kann die Geometrie von Schnecke und Rad angepasst werden, um dies zu ermöglichen (was häufig mehrere Anläufe erfordert).
Das Geschwindigkeitsverhältnis von Schnecke und Rad wird durch das Verhältnis der Anzahl der Radzähne zu den Schneckengängen (nicht deren Durchmesser) bestimmt.
Da die Schnecke vergleichsweise mehr Verschleiß erfährt als das Rad, werden häufig jeweils unterschiedliche Materialien verwendet, beispielsweise eine Schnecke aus gehärtetem Stahl, die ein Bronzerad antreibt. Es sind auch Schneckenräder aus Kunststoff erhältlich.

Einfach- und doppelumhüllende Schneckengetriebe

Unter Umhüllen versteht man die Art und Weise, wie sich die Schneckenradzähne teilweise um die Schnecke oder die Schneckenzähne teilweise um das Rad wickeln. Dadurch entsteht eine größere Kontaktfläche. Bei einem einfach umhüllenden Schneckengetriebe kämmt eine zylindrische Schnecke mit den Kehlzähnen des Rads.
Um eine noch größere Kontaktfläche mit den Zähnen zu schaffen, ist die Schnecke selbst manchmal kehlförmig – in Form einer Sanduhr –, um der Krümmung des Schneckenrades zu entsprechen. Dieser Aufbau erfordert eine sorgfältige axiale Positionierung der Schnecke. Doppelt umhüllende Schneckenräder sind aufwändig zu bearbeiten und finden weniger Anwendungen als einfach umhüllende Schneckenräder. Fortschritte in der maschinellen Bearbeitung haben doppelt umhüllende Konstruktionen praktischer gemacht als in der Vergangenheit.
Schrägstirnräder mit gekreuzten Achsen werden manchmal auch als nicht umhüllende Schneckenräder bezeichnet. Bei einer Flugzeugklemme handelt es sich wahrscheinlich um ein nicht umhüllendes Design.

Anwendungen

Eine häufige Anwendung für Schneckengetriebe sind Antriebe von Förderbändern, da sich das Band im Verhältnis zum Motor vergleichsweise langsam bewegt, was eine Untersetzung mit hohem Übersetzungsverhältnis erfordert. Der Widerstand gegen den Rücklauf durch das Schneckenrad kann genutzt werden, um eine Bandumkehr zu verhindern, wenn der Förderer stoppt. Weitere häufige Anwendungen sind Ventilantriebe, Wagenheber und Kreissägen. Sie werden manchmal zur Indexierung oder als Präzisionsantriebe für Teleskope und andere Instrumente verwendet.
Hitze ist bei Schneckengetrieben ein Problem, da die gesamte Bewegung im Wesentlichen wie eine Mutter auf einer Schraube gleitet. Bei einem Ventilantrieb ist der Arbeitszyklus wahrscheinlich intermittierend und die Wärme wird zwischen seltenen Vorgängen wahrscheinlich leicht abgeführt. Bei einem Förderantrieb, ggf. im Dauerbetrieb, spielt Wärme bei der Auslegungsberechnung eine große Rolle. Außerdem werden für Schneckenantriebe spezielle Schmiermittel empfohlen, da zwischen den Zähnen hohe Drücke herrschen und die Möglichkeit besteht, dass sich die unterschiedlichen Schnecken- und Radmaterialien festfressen. Gehäuse für Schneckengetriebe sind häufig mit Kühlrippen ausgestattet, um die Wärme aus dem Öl abzuleiten. Da nahezu jede Kühlleistung erreicht werden kann, sind die thermischen Faktoren bei Schneckengetrieben eine Überlegung, aber keine Einschränkung. Es wird allgemein empfohlen, dass die Öltemperatur unter 200 °F bleibt, damit ein Schneckenantrieb effektiv funktioniert.
Es kann zu einem Rücktrieb kommen oder auch nicht, da er nicht nur von den Schrägungswinkeln abhängt, sondern auch von anderen, weniger quantifizierbaren Faktoren wie Reibung und Vibration. Um sicherzustellen, dass es immer oder nie auftritt, muss der Konstrukteur des Schneckenantriebs Schrägungswinkel wählen, die entweder steil genug oder flach genug sind, um diese anderen Variablen außer Kraft zu setzen. Eine umsichtige Konstruktion schlägt oft vor, redundante Bremsen mit selbsthemmenden Antrieben zu integrieren, wenn es auf die Sicherheit ankommt.
Schneckengetriebe sind sowohl als Gehäuseeinheit als auch als Zahnradsatz erhältlich. Einige Einheiten sind mit integrierten Servomotoren oder als Mehrgeschwindigkeitsausführung erhältlich.
Für Anwendungen mit hochpräzisen Untersetzungen stehen spezielle Präzisionsschnecken und spielfreie Ausführungen zur Verfügung. Von einigen Herstellern sind Hochgeschwindigkeitsversionen erhältlich.