Zahnradgetriebe

Zahn|rad|ge|trie|be 〈n. 13〉 Getriebe mit Zahnrädern

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Zahnradgetriebe,

 

Zahnrädergetriebe, die meistverwendeten Rädergetriebe zur Übertragung von Drehbewegungen zwischen benachbarten Wellen mittels formschlüssigen Ineinandergreifens zweier auf diesen Wellen befestigter Zahnräder. Zahnradgetriebe übertragen größte Leistungen in einem großen Drehzahlbereich. Sie arbeiten schlupffrei mit großer Betriebssicherheit und Lebensdauer, erfordern geringe Wartung und zeichnen sich durch Überlastbarkeit, kleine Baugröße und guten Wirkungsgrad aus.

 

Zahnradgetriebe werden nach der Lage der zwei Wellen, zwischen denen eine Bewegungsübertragung erfolgen soll, und der Art der verwendeten Zahnräder eingeteilt in Stirnradgetriebe bei parallelen Wellen, Kegelradgetriebe bei sich (meist unter einem Winkel von 90º) schneidenden Wellen, Getriebe mit versetzten Kegelrädern (Schraubkegelrad-, Kegelschraub-, Hypoidgetriebe) bei sich mit geringem Abstand kreuzenden Wellen, Schraubstirnrad- (Schraubenrädergetriebe, für kleine Drehmomente) und Schneckengetriebe (für größere Drehmomente) bei sich in größerem Abstand kreuzenden Wellen. Zahnradgetriebe mit in einer Ebene liegenden Achsen werden allgemein auch als Wälzgetriebe (Wälzgleiten der Zahnflanken), Zahnradgetriebe mit sich kreuzenden Achsen als Schraubgetriebe (zusätzliches Schraubgleiten in Richtung Zahnbreite) bezeichnet. Bei Zahnradgetrieben mit Außenverzahnung läuft das Abtriebsrad in entgegengesetzter Richtung zum Antriebsrad. Bei Verwendung eines Hohlrades mit Innenverzahnung, das im Eingriff mit einem außenverzahnten Stirnrad steht, erfolgt keine Umkehr der Drehrichtung. Der Achsabstand in Zahnradgetrieben wird durch die Größe der Zahnräder begrenzt; bei größeren Achsabständen sind daher Zwischenräder notwendig.

 

Stirnradgetriebe bestehen im einfachsten Fall aus Stirnrädern mit Geradverzahnung (Zahnflanke parallel zur Welle). Wegen größerer Laufruhe und kleineren Mindestzähnezahlen werden Stirnräder mit Schrägverzahnung bevorzugt eingesetzt. Ein Ausgleich des bei schräg verzahnten Rädern bei der Kraftübertragung in Wellenrichtung entstehenden Schubs kann durch eine Doppelschrägverzahnung (Pfeilverzahnung) erfolgen. Kegelradgetriebe erhalten ebenfalls statt Kegelrädern mit Geradverzahnung Kegelräder mit Spiral- oder Kreisbogenverzahnung zur Verbesserung des Zahneingriffs, der Tragfähigkeit und der Laufeigenschaften. Schraubkegelradgetriebe und Schraubstirnradgetriebe sind aus dem Hyperboloidgetriebe hervorgegangene vereinfachte Getriebe. Bei sich kreuzenden Achsen sind die Grundkörper der Zahnräder im Idealfall Hyperboloide, d. h., die Zahnflanke hat die Form einer Hyperbel. Hyperboloidgetriebe mit Hyperbelrädern sind jedoch schwer herzustellen, weshalb die Hyperboloide durch Zylinder oder Kegel angenähert werden. Schneckengetriebe gibt es in drei verschiedenen Paarungsarten von Schnecke und Schneckenrad, und zwar als Zylinderschnecken- (Zylinderschnecke, Globoidrad), Stirnradschnecken- (Globoidschnecke, Stirnrad) und Globoidschneckengetriebe (Globoidschnecke, Globoidrad), das so gestaltet ist, dass seine Zähne über die gesamte Eingriffslänge bis in den Zahngrund des Gegenrades reichen. - Sonderfälle von Zahnradgetrieben entstehen z. B., wenn statt des Stirnrads eine Zahnstange verwendet wird (Zahnstangengetriebe) oder ein Kegelrad in ein Planrad (Kegelrad mit Kegelwinkel 90º) übergeht (Planradgetriebe). Auch Stirnrad-Planrad- oder Stirnrad-Kegelrad-Paarungen sind möglich.

 

Zahnradgetriebe mit raumfesten Radachsen (beziehungsweise Wellen) sind Standgetriebe, andernfalls Umlaufgetriebe (Planetengetriebe). In Stufenrädergetrieben sind mehrere Räderpaare so hintereinander geschaltet, dass sich als Gesamtübersetzung das Produkt der Übersetzungen der einzelnen Stufen ergibt. Schon bei zwei Räderpaaren besteht hier die konstruktive Möglichkeit, die Abtriebswelle in die Verlängerung der Antriebswelle zu legen (z. B. beim Vorgelege). Zahnradgetriebe werden z. B. in mechanischen Geräten der Feinwerktechnik und Optik (Uhren, Kameras), in Werkzeugmaschinen sowie allgemein in der Antriebstechnik zur Anpassung der Leistung, Drehzahl und des Drehmoments des Antriebsmotors an die Arbeitsmaschine verwendet (Kraftwagengetriebe, Ausgleichsgetriebe, Schaltgetriebe).

 

Literatur:

 

F. Küçükay: Dynamik der Z. (1987);

 G. Niemann u. H. Winter: Maschinenelemente, Bd. 2 (²1989);

 J. Looman: Z. (³1996).

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Zahn|rad|ge|trie|be, das (Technik): mit ineinander greifenden Zahnrädern arbeitendes Getriebe.