Kegelradgetriebe: Typen, Anwendungen, Werkstoffe und Konstruktionsvorteile

GehrungszahnräderKegelradgetriebe sind eine spezielle Form von Kegelrädern, die Kraft und Bewegung zwischen sich kreuzenden Wellen übertragen, üblicherweise in einem 90-Grad-Winkel, und dabei ein Übersetzungsverhältnis von 1:1 beibehalten. Im Gegensatz zu anderen Kegelrädern, die Drehzahl oder Drehmoment verändern, ändern Kegelradgetriebe primär die Drehrichtung, ohne die Drehzahl zu beeinflussen. Dadurch eignen sie sich ideal für kompakte und präzise rechtwinklige Antriebssysteme.

Aufgrund ihrer Einfachheit, Zuverlässigkeit und effizienten Kraftübertragung finden Kegelradgetriebe breite Anwendung in Automobilsystemen, Industriemaschinen, Robotern und handbetriebenen Werkzeugen.

Was sind Gehrungszahnräder?

Ein Gehrungsgetriebe besteht aus zweiKegelräderMit gleicher Zähnezahl ergeben sich gleiche Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen. Die Wellen schneiden sich üblicherweise im 90-Grad-Winkel, kundenspezifische Ausführungen ermöglichen jedoch auch andere Winkel. Dank ihrer ausgewogenen Geometrie gewährleisten Kegelradgetriebe eine vorhersehbare Leistung und eine gleichmäßige Bewegungssteuerung.

Winkelgetriebe werden oft dann gewählt, wenn aus Platzgründen eine kompakte rechtwinklige Lösung ohne Drehzahlreduzierung erforderlich ist.

Arten von Gehrungszahnrädern

Kegelradgetriebe können anhand der Zahngeometrie klassifiziert werden, welche sich direkt auf den Geräuschpegel, die Belastbarkeit und die Laufruhe auswirkt.

Gerade Gehrungszahnräder

Gerade Kegelräder zeichnen sich durch gerade Zähne aus, die sich zur Spitze des Zahnkegels erstrecken. Sie sind einfach konstruiert und kostengünstig herzustellen.

Hauptmerkmale:

• Geeignet für Anwendungen mit niedriger Drehzahl und geringer Last

• Höhere Geräusch- und Vibrationsbelastung im Vergleich zu Spiralkonstruktionen

• Häufig verwendet in Handwerkzeugen und einfachen mechanischen Systemen

Spiral-Gehrungszahnräder

Spiralzahnräder verwenden gebogene, abgewinkelte Zähne, die allmählich ineinandergreifen und so einen ruhigeren und leiseren Betrieb ermöglichen.

Vorteile:

• Höhere Tragfähigkeit

• Reduzierte Vibrationen und Geräusche

• Geeignet für Hochgeschwindigkeits- und Schwerlastanwendungen

Allerdings erzeugen spiralförmige Kegelräder axiale Schubkräfte, die bei der Auslegung von Lagern und Getrieben berücksichtigt werden müssen.

Zerol Gehrungszahnräder

Zerol-Kegelräder kombinieren gekrümmte Zähne mit einem Spiralwinkel von null Grad und bieten so eine verbesserte Laufruhe ohne nennenswerten Axialschub.

Zu den Vorteilen gehören:

• Geräuschärmer als gerade Kegelräder

• Minimale Schubkraft

• Einfacher Austausch von geraden Kegelrädern ohne größere Umkonstruktion

Winkel-Gehrungszahnräder

Während Standard-Kegelräder bei 90 Grad arbeiten, können Winkelkegelräder je nach Anwendungsanforderungen auch für andere Schnittwinkel wie 45°, 60° oder 120° kundenspezifisch gefertigt werden.

Diese Zahnräder werden häufig in Spezialmaschinen und kundenspezifischen mechanischen Baugruppen eingesetzt.

Häufige Anwendungsbereiche von Winkelgetrieben

Winkelgetriebe werden überall dort eingesetzt, wo eine rechtwinklige Kraftübertragung mit konstantem Drehzahlverhältnis erforderlich ist.

Automobilsysteme

Kegelräder werden in Differenzialmechanismen und Hilfsantriebssystemen eingesetzt und ermöglichen eine reibungslose Drehmomentübertragung zwischen sich kreuzenden Wellen.

Handwerkzeuge

Bei Werkzeugen wie z. B. Handbohrmaschinen wandeln Gehrungsgetriebe die vertikale Drehung des Griffs effizient und zuverlässig in eine horizontale Drehung des Bohrfutters um.

Industriemaschinen

Anwendungsgebiete umfassen:

• Fördersysteme

• Mischer und Rührwerke

• Werkzeugmaschinen

• Kühlturmventilatoren

Robotik und Automatisierung

In Robotergelenken und Präzisionsgeräten sorgen Kegelradgetriebe für eine präzise Bewegungssteuerung, eine kompakte Bauweise und eine wiederholbare Leistung.

Materialien für Gehrungszahnräder

Die Wahl des richtigen Materials ist entscheidend für Langlebigkeit, Leistungsfähigkeit und Kosteneffizienz.

Stahl

Kohlenstoff- und legierte Stähle bieten hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit. Induktionsgehärteter Stahl S45C ist eine beliebte Wahl für industrielle Kegelräder, die eine lange Lebensdauer erfordern.

Edelstahl

Edelstahl-Kegelräder bieten eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und eignen sich daher für den Einsatz in der Schifffahrt, der Lebensmittelverarbeitung und in rauen Umgebungen.

Kunststoff-Gehrungszahnräder

Materialien wie Acetal (POM), Nylon und Polyoxymethylen sind leicht, korrosionsbeständig und arbeiten geräuscharm. Sie eignen sich ideal für Anwendungen mit geringer Belastung, Bürogeräte und Konsumgüter.

Sonstige Materialien

• Gusseisenzur Schwingungsdämpfung

• Zinkdruckgussfür kostensensible Anwendungen

• Messingfür geringe Reibung und Korrosionsbeständigkeit

Vorteile von maßgefertigten Gehrungszahnrädern

Speziell angefertigte Gehrungszahnräder ermöglichen es Ingenieuren, Folgendes zu optimieren:

• Zahnprofil und Genauigkeit

• Werkstoff- und Wärmebehandlung

• Montagekonfiguration und Wellenwinkel

• Geräuschentwicklung, Belastungs- und Lebensdauerleistung

Durch die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Hersteller von kundenspezifischen Gehrungszahnrädern können Unternehmen auch bei anspruchsvollen Anwendungen eine zuverlässige Leistung gewährleisten.

Kegelradgetriebe sind eine bewährte und effiziente Lösung für die rechtwinklige Kraftübertragung mit konstantem Übersetzungsverhältnis. Sie sind in gerad-, spiral-, null- und winkliger Ausführung erhältlich und lassen sich an unterschiedlichste mechanische und industrielle Anforderungen anpassen. Dank sorgfältiger Materialauswahl und präziser Fertigung gewährleisten Kegelradgetriebe in vielen Branchen eine langlebige und zuverlässige Leistung.