Schneckengetriebe sind Kraftübertragungskomponenten, die hauptsächlich als hochübersetzte Getriebe eingesetzt werden, um die Drehrichtung von Wellen zu ändern und die Drehzahl zwischen nicht parallel rotierenden Wellen zu verringern und das Drehmoment zu erhöhen. Sie werden bei Wellen mit sich nicht schneidenden, senkrechten Achsen eingesetzt. Da die Zähne der ineinandergreifenden Zahnräder aneinander vorbeigleiten, sind Schneckengetriebe im Vergleich zu anderen Zahnradgetrieben ineffizient. Sie können jedoch auf engstem Raum enorme Drehzahlreduzierungen bewirken und finden daher vielfältige industrielle Anwendungen. Schneckengetriebe lassen sich grundsätzlich in ein- und zweihüllige Getriebe einteilen, die die Geometrie der ineinandergreifenden Zähne beschreiben. Hier werden Schneckengetriebe beschrieben, ihre Funktionsweise und ihre gängigen Anwendungen erläutert.

Zylindrische Schneckenräder

Die Grundform der Schnecke ist die Evolventenzahnstange, mit der Stirnräder erzeugt werden. Zahnstangenzähne haben gerade Wände, erzeugen aber bei der Erzeugung von Zähnen auf Zahnradrohlingen die bekannte gekrümmte Zahnform des Evolventenstirnrads. Diese Zahnstangenform windet sich im Wesentlichen um den Körper der Schnecke. Die Paarung Schneckenrad besteht ausSchrägverzahnungDie Zähne sind in einem Winkel geschnitten, der dem Winkel des Schneckenzahns entspricht. Die echte Spornform tritt nur im mittleren Bereich des Rades auf, da sich die Zähne krümmen und die Schnecke umschließen. Der Eingriff ähnelt dem einer Zahnstange, die ein Ritzel antreibt, nur dass die Translationsbewegung der Zahnstange durch die Drehbewegung der Schnecke ersetzt wird. Die Krümmung der Radzähne wird manchmal als „kehlig“ bezeichnet.

Schnecken haben mindestens einen und bis zu vier (oder mehr) Gänge. Jeder Gang greift in einen Zahn des Schneckenrads ein, das deutlich mehr Zähne und einen deutlich größeren Durchmesser als die Schnecke hat. Schnecken können sich in beide Richtungen drehen. Schneckenräder haben üblicherweise mindestens 24 Zähne, und die Summe der Schneckengänge und Radzähne sollte in der Regel größer als 40 sein. Schnecken können direkt auf der Welle gefertigt oder separat hergestellt und später auf eine Welle geschoben werden.
Viele Schneckengetriebe sind theoretisch selbsthemmend, d. h. sie können nicht vom Schneckenrad zurückgetrieben werden, was in vielen Fällen, beispielsweise beim Heben, von Vorteil ist. Wenn ein Rückwärtsantrieb erwünscht ist, kann die Geometrie von Schnecke und Rad entsprechend angepasst werden (wobei häufig mehrere Anläufe erforderlich sind).
Das Geschwindigkeitsverhältnis von Schnecke und Rad wird durch das Verhältnis der Anzahl der Radzähne zu den Schneckengewinden (nicht deren Durchmesser) bestimmt.
Da die Schnecke einem vergleichsweise höheren Verschleiß ausgesetzt ist als das Rad, werden oft unterschiedliche Materialien verwendet, beispielsweise eine gehärtete Stahlschnecke, die ein Bronzerad antreibt. Es sind auch Schneckenräder aus Kunststoff erhältlich.

Ein- und zweihüllige Schneckengetriebe

Hüllkurve bezeichnet die Art und Weise, wie sich die Zähne des Schneckenrads teilweise um die Schnecke oder die Zähne des Schneckenrads teilweise um das Rad wickeln. Dies sorgt für eine größere Kontaktfläche. Bei einem einfachhüllkurven-Schneckengetriebe greift eine zylindrische Schnecke in die Zahnung des Rades ein.
Um eine noch größere Zahnkontaktfläche zu erzielen, wird die Schnecke manchmal sanduhrförmig gekrümmt, um der Krümmung des Schneckenrads zu entsprechen. Dieser Aufbau erfordert eine sorgfältige axiale Positionierung der Schnecke. Doppelt umhüllende Schneckengetriebe sind komplex zu bearbeiten und finden weniger Anwendung als einfach umhüllende Schneckengetriebe. Fortschritte in der Bearbeitung haben doppelumhüllende Konstruktionen praktischer gemacht als früher.
Schrägverzahnte Zahnräder mit gekreuzten Achsen werden manchmal als nicht umhüllende Schneckengetriebe bezeichnet. Eine Flugzeugklemme ist wahrscheinlich eine nicht umhüllende Konstruktion.

Anwendungen

Schneckengetriebe werden häufig in Bandförderantrieben eingesetzt, da sich der Band im Vergleich zum Motor vergleichsweise langsam bewegt, was eine hohe Untersetzung erfordert. Der Rücklaufwiderstand des Schneckenrads kann genutzt werden, um ein Rückwärtslaufen des Bandes beim Stoppen des Förderers zu verhindern. Weitere gängige Anwendungen sind Ventilantriebe, Heber und Kreissägen. Sie werden manchmal zum Indexieren oder als Präzisionsantriebe für Teleskope und andere Instrumente eingesetzt.
Wärme ist bei Schneckengetrieben ein Problem, da die Bewegung im Wesentlichen aus Gleitbewegungen besteht, ähnlich wie bei einer Mutter auf einer Schraube. Bei einem Ventilantrieb ist der Arbeitszyklus wahrscheinlich intermittierend und die Wärme wird zwischen seltenen Betätigungen wahrscheinlich leicht abgeleitet. Bei einem Förderbandantrieb, der möglicherweise im Dauerbetrieb läuft, spielt Wärme bei den Konstruktionsberechnungen eine große Rolle. Außerdem werden für Schneckengetriebe spezielle Schmiermittel empfohlen, da zwischen den Zähnen hohe Drücke herrschen und die unterschiedlichen Materialien von Schnecke und Rad zu Fressen führen können. Gehäuse von Schneckengetrieben sind oft mit Kühlrippen ausgestattet, um die Wärme aus dem Öl abzuleiten. Fast jedes Maß an Kühlung ist erreichbar, daher sind die thermischen Faktoren für Schneckengetriebe zu berücksichtigen, stellen aber keine Einschränkung dar. Für einen effektiven Betrieb jedes Schneckengetriebes wird generell eine Öltemperatur unter 200 °F empfohlen.
Ein Rücklauf kann auftreten, muss aber nicht, da er nicht nur von den Steigungswinkeln, sondern auch von anderen, weniger messbaren Faktoren wie Reibung und Vibration abhängt. Um sicherzustellen, dass er immer oder nie auftritt, muss der Konstrukteur des Schneckengetriebes Steigungswinkel wählen, die entweder steil oder flach genug sind, um diese anderen Variablen zu überwinden. Eine umsichtige Konstruktion empfiehlt oft den Einbau redundanter Bremsen bei selbsthemmenden Antrieben, wenn die Sicherheit gefährdet ist.
Schneckengetriebe sind sowohl als Gehäuseeinheiten als auch als Zahnradsätze erhältlich. Einige Einheiten können mit integrierten Servomotoren oder in mehrstufiger Ausführung beschafft werden.
Für Anwendungen mit hochgenauen Untersetzungen sind spezielle Präzisionsschnecken und spielfreie Ausführungen erhältlich. Einige Hersteller bieten auch Hochgeschwindigkeitsausführungen an.