Zahnradtypen, Werkstoffe, Konstruktionsvorgaben und Anwendungsbereiche
Zahnräder sind unverzichtbare Bauteile für die Kraftübertragung. Sie bestimmen Drehmoment, Drehzahl und Drehrichtung aller angetriebenen Maschinenelemente. Im Allgemeinen lassen sich Zahnräder in fünf Haupttypen einteilen: Stirnräder,KegelräderSchrägverzahnungen, Zahnstangen und Schneckengetriebe. Die Auswahl des geeigneten Verzahnungstyps kann recht komplex sein und ist kein einfacher Prozess. Sie hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter Bauraum, Wellenanordnung, Übersetzungsverhältnis, Lastgenauigkeit und Qualitätsanforderungen.
Arten von Zahnrädern, die in der mechanischen Kraftübertragung verwendet werden
Je nach industrieller Anwendung werden Zahnräder aus unterschiedlichen Materialien und mit verschiedenen Leistungsspezifikationen gefertigt. Sie sind in verschiedenen Tragfähigkeiten, Größen und Übersetzungsverhältnissen erhältlich, dienen aber im Allgemeinen dazu, die Eingangsleistung einer Antriebsmaschine in eine Ausgangsleistung mit hohem Drehmoment und niedriger Drehzahl umzuwandeln. Von der Landwirtschaft über die Luft- und Raumfahrt bis hin zum Bergbau und der Papier- und Zellstoffindustrie werden diese Zahnradtypen in nahezu allen Branchen eingesetzt.
Stirnräder sind Zahnräder mit radialen Zähnen, die zur Kraft- und Bewegungsübertragung zwischen parallelen Wellen dienen. Sie werden häufig zur Drehzahlreduzierung oder -erhöhung, für hohe Drehmomente und zur Erzielung hoher Präzision in Positioniersystemen eingesetzt. Diese Zahnräder können auf Naben oder Wellen montiert werden und sind in verschiedenen Größen, Ausführungen und Formen erhältlich. Sie bieten vielfältige Funktionen und Eigenschaften, um unterschiedlichen industriellen Anforderungen gerecht zu werden.
Kegelräder
Kegelräder sind mechanische Bauteile zur Übertragung von mechanischer Energie und Bewegung. Sie werden häufig zur Kraft- und Bewegungsübertragung zwischen nicht parallelen Wellen eingesetzt und sind für die Bewegungsübertragung zwischen sich schneidenden Wellen, üblicherweise im rechten Winkel, ausgelegt. Die Verzahnung von Kegelrädern kann gerad-, spiral- oder hypoidförmig sein. Kegelräder eignen sich, wenn die Drehrichtung einer Welle geändert werden muss.
Schrägverzahnte Zahnräder sind eine beliebte Zahnradart, bei der die Zähne in einem bestimmten Winkel geschnitten sind, was einen ruhigeren und gleichmäßigeren Lauf ermöglicht. Schrägverzahnte Zahnräder stellen eine Verbesserung gegenüber Stirnrädern dar. Die Zähne schrägverzahnter Zahnräder sind so angeordnet, dass sie mit der Zahnradachse fluchten. Beim Eingriff zweier Zähne beginnt der Kontakt an einem Ende der Zähne und dehnt sich mit der Drehung der Zahnräder allmählich aus, bis die beiden Zähne vollständig im Eingriff sind. Zahnräder sind in verschiedenen Größen, Formen und Ausführungen erhältlich, um den Kundenspezifikationen gerecht zu werden.
Zahnstangen- und Ritzelgetriebe
Zahnstangengetriebe werden häufig zur Umwandlung von Dreh- in Linearbewegungen eingesetzt. Eine Zahnstange ist ein Flachstab mit Zähnen, die in die Zähne eines kleinen Ritzels eingreifen. Es handelt sich um ein Zahnrad mit unendlichem Radius. Diese Zahnräder sind für verschiedene Anwendungen ausgelegt.
Schneckengetriebe
SchneckengetriebeSie werden in Verbindung mit Schneckengewindetrieben eingesetzt, um die Drehzahl deutlich zu reduzieren oder eine höhere Drehmomentübertragung zu ermöglichen. Sie können höhere Übersetzungsverhältnisse als Zahnräder gleicher Größe erzielen.
Sektorzahnräder
Sektorräder sind eine Untergruppe der Zahnräder. Sie bestehen aus mehreren Teilen und bilden ein Kreissegment. Sektorräder sind mit den Armen von Wasserrädern oder Schlepprädern verbunden. Sie besitzen ein Bauteil, das die Hin- und Herbewegung des Zahnrads aufnimmt oder weiterleitet. Sektorräder umfassen außerdem ein sektorförmiges Hohlrad oder Zahnrad, dessen Umfang ebenfalls verzahnt ist. Sektorräder sind mit verschiedenen Oberflächenbehandlungen erhältlich, z. B. unbehandelt oder wärmebehandelt, und können als Einzelkomponenten oder als komplette Zahnradsysteme gefertigt werden.
Präzisionsstufen der Zahnräder
Bei der Klassifizierung von Zahnrädern desselben Typs nach ihrer Präzision werden Präzisionsklassen verwendet. Die Genauigkeit von Zahnrädern wird üblicherweise in Klassen eingeteilt, wobei niedrigere Zahlen eine höhere Präzision anzeigen. Präzisionsklassen werden durch verschiedene Normen wie ISO, DIN, JIS und AGMA definiert. Die JIS-Präzisionsklassen legen Toleranzen für Teilungsfehler, Zahnprofilfehler, Schrägungswinkelabweichung und Rundlauffehler fest.
Verwendete Materialien
Je nach Anwendungsfall können diese Zahnräder aus hochwertigen Materialien wie Edelstahl, Stahl, Gusseisen, gehärtetem Stahl und Messing gefertigt werden.
Anwendungen von Stirnrädern
ZahnradanwendungSie werden in Bereichen eingesetzt, in denen Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsübertragung oder Geräuschreduzierung entscheidend sind, wie beispielsweise in der Automobilindustrie, Textilindustrie, Luft- und Raumfahrt (Förderanlagen), im Maschinenbau, in der Zuckerindustrie, der Energiewirtschaft, bei Windkraftanlagen, in der Schifffahrt usw.
Veröffentlichungsdatum: 03.09.2024