Kegelradgetriebe werden in nahezu allen Bereichen der Industrie eingesetzt. Diese Getriebe, die ein breites Anwendungsspektrum von landwirtschaftlichen Maschinen über Druckmaschinen, Traktoren, Getriebekästen bis hin zu Handbohrmaschinen haben, sind Komponenten mit einem 90-Grad-Winkel zwischen Abtriebswelle und Antriebswelle. Das Kegelradgetriebe, das sich leicht mit anderen Getrieben kombinieren lässt, bietet niedrige Drehzahlen und hohes Drehmoment.
Bei diesen Getrieben, die die gängigste Form von Kegelradgetrieben darstellen, können neben dem 90-Grad-Winkel auch andere Winkel realisiert werden. Je nach Einsatzweise können die Getriebe also in entgegengesetzter oder gleicher Richtung arbeiten. Kegelräder, die in ihrer einfachsten Form aus schrägverzahnten Kegelrädern und Stirnradstufen bestehen, weisen unterschiedliche Eigenschaften auf.
Aufbau von Kegelradsystemen und ihre Rolle in der Kraftübertragung
Das Kegelrad, ein für die Kraftübertragung bevorzugtes Getriebe, besteht aus zwei Zahnradpaaren. Diese werden als Eingang und Ausgang, also als antreibendes und angetriebenes Kegelrad, definiert. Es wurde entwickelt, um die Bewegung einer rotierenden Welle in eine Abtriebswelle mit niedriger Drehzahl, aber hohem Drehmoment umzuwandeln.
Kegelradzahnräder, die zu den am häufigsten vorkommenden Maschinenelementen gehören, basieren auf bestimmten grundlegenden Funktionsprinzipien. Das Hauptprinzip dieser Getriebe besteht darin, den Fluss von Bewegung und mechanischer Energie zwischen Maschinenteilen sicherzustellen. Sie können außerdem zur Änderung der Bewegungsrichtung eingesetzt werden.
Kegelräder sind tatsächlich einer der wichtigsten Bestandteile von Kraftübertragungssystemen. Diese Getriebe, die wie bei Hypoidgetrieben zur Bewegungsübertragung verwendet werden, werden in der Automobilindustrie häufig bevorzugt. Sie werden zur Geschwindigkeitssteigerung oder -reduzierung eingesetzt und sind als erste Komponente bekannt, die einem bei Getrieben in den Sinn kommt.
Kegelräder verdanken ihren Namen ihrer Ähnlichkeit mit einem abgestumpften Kegel. Sie liefern sehr erfolgreiche Ergebnisse in Anwendungen, bei denen eine Übertragung im 90-Grad-Winkel erforderlich ist. Die Obergrenze dieser Zahnräder wird mit 1000 U/min angenommen. Während das Zahnradgeräusch minimal ist, liegt die Belastung im mittleren Bereich. In Bezug auf ihre physikalischen Eigenschaften unterscheiden sich diese Zahnräder von anderen Getrieben und werden aus Materialien wie Aluminium, Kunststoff oder Stahl hergestellt. Unabhängig voneinander können diese Materialien unter Einwirkung einer Kraft aus einer Richtung ihre physikalischen Eigenschaften bis zu 90 Grad verändern und diese problemlos an das nächste Bauteil übertragen.
Wenn eine horizontale Kraft auf ein Kegelradgetriebe wirkt, trifft diese zunächst auf das Zahnrad. Anschließend beginnt der Prozess in vertikaler Richtung. Die Vorteile von Kegelradgetrieben lassen sich wie folgt auflisten:
🟨 Es verfügt über eine kompakte Bauweise. Daher kann es mit anderen Getriebetypen kombiniert werden.
🟨 Es ist kostengünstig.
🟨 In Kombination mit spiralförmigen Kegelrädern können höhere Geschwindigkeiten erreicht werden.
Das Design von Kegelradgetrieben ist äußerst erfolgreich. Dadurch wird die Verwendung von Hohlwellen ermöglicht. Während sie vielseitige Lösungen bieten, können sie hohe Drehmomentkapazitäten erreichen. Beispielsweise können Werte von 80 Nm bis zu 15.000 Nm erreicht werden.
Warum werden Kegelräder verwendet?
Kegelräder sind spezielle Zahnräder, die eine unverzichtbare Rolle in Kraftübertragungssystemen spielen und die Übertragung von Bewegung und Drehmoment zwischen zwei sich schneidenden Achsen ermöglichen. Sie verdanken ihren Namen der Anordnung ihrer Zähne auf einer konischen Oberfläche und haben aufgrund ihrer Fähigkeit, sich an Winkelunterschiede zwischen Achsen anzupassen, ein breites Anwendungsspektrum im Ingenieurwesen.
Der Hauptzweck von Kegelrädern besteht darin, die Drehbewegung an Schnittpunkten zweier Achsen zu übertragen. Dies ist besonders wichtig in Situationen, in denen die Energiequelle und die angetriebene Komponente in unterschiedlichen Richtungen positioniert sind. Beispielsweise werden im Differential eines Autos Kegelräder verwendet, um die vom Motor erzeugte Leistung auf die Räder zu übertragen. Dadurch wird sichergestellt, dass sich die inneren und äußeren Räder beim Kurvenfahren mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen und die Stabilität des Fahrzeugs erhalten bleibt.
Ein weiterer wichtiger Vorteil von Kegelrädern ist ihre Fähigkeit, sich an Winkelunterschiede zwischen Achsen anzupassen. Diese Eigenschaft bietet Designflexibilität und ermöglicht es Ingenieuren, Kraftübertragungssysteme kompakter und effizienter zu gestalten. Beispielsweise werden in einer Handbohrmaschine Kegelräder verwendet, um die Drehbewegung des Motors im rechten Winkel auf die Bohrspitze zu übertragen. Dadurch werden Ergonomie und Benutzerfreundlichkeit verbessert.
Kegelräder werden aufgrund ihrer Langlebigkeit und hohen Drehmomenttragfähigkeit auch in schweren Anwendungen bevorzugt. Beispielsweise werden sie in Industriemaschinen, landwirtschaftlichen Geräten und Baufahrzeugen eingesetzt, um große Lasten und Kräfte sicher zu übertragen.
Einsatzbereiche von Kegelradgetrieben
Die häufigsten Einsatzbereiche von Kegelradgetrieben sind:
🟨 Luftfahrt: In diesem Bereich werden sie hauptsächlich in mechanischen Systemen von Flugzeugen eingesetzt.
🟨 Förder- und Pumpenausrüstung: Sie werden verwendet, um die Richtung der Drehbewegung zu ändern.
🟨 Industrielle Anwendungen: Sie werden in Kränen, Traktoren, Druckmaschinen und Kraftwerken eingesetzt.
🟨 Automobil: Der häufigste Einsatzbereich in der Automobilindustrie sind Kraftübertragungssysteme und Getriebe.
Was ist ein Zahnradgetriebe?
Zahnradgetriebe sind Systeme, die die Drehbewegung verändern. Diese Veränderung erfolgt in Abhängigkeit vom Drehmomentverhältnis. Strukturell betrachtet bestehen sie aus im Gehäuse integrierten Zahnrädern sowie Lagern und Wellen. Die Gesamtheit dieser Komponenten wird als Zahnradgetriebe bezeichnet.
Zahnradgetriebesysteme werden heute nicht nur in der Schwerindustrie, sondern auch in kleineren Fabriken eingesetzt. Automatisierungssysteme, Kransysteme, Roboter und Aufzüge gehören zu den häufigsten Einsatzbereichen. Bei der Auswahl von Zahnradgetrieben sollten Systemleistung und Anforderungen berücksichtigt werden. Natürlich sollten auch die technischen Eigenschaften geprüft und Faktoren wie maximale Leistungskapazität und Drehmomentbedarf beachtet werden.
