Teller- und Kegelradsatz

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mw-Klasse=" mw-headline" id="Konstruktion_und_Anwendung">Konstruktion und Anwendung

Bei Kegelradgetrieben, auch Winkelgetrieben, handelt es sich um eine Getriebeausführung. Mit ihnen werden Rotationsbewegungen und Drehmomente übertragen. Der Antrieb wird über einen Kegelradantrieb realisiert. Offset wird auch als Kegelstirnradgetriebe bezeichnet (entspricht Hypoidgetrieben). In Kegelradgetrieben ist der Anteil des Gleitens während der Rotationsbewegung größer als bei Kegelstirnradgetrieben. Die Gleitbewegung wird durch Relativbewegung der Kontaktflächen von Kegelrad und Kegelrad erreicht.

Die Kegelräder bestehen aus einem Keilrad (oft ein Hohlrad) und einem Keilriemen. In der Regel geschieht der Vorschub über das Ritzel, links und rechts sind Drehrichtung möglich. Die Übersetzung ist der Quotient aus der Anzahl der Zähne z2 des Kegelrads und der Anzahl der Zähne des Kegelrads. Kegelräder werden als Kraftgetriebe in den Bereichen Presse, Walzwerk, Maschinenbau und Automatisierung verwendet, wo schräg verlaufende Bewegung und Kraftübertragung stattfinden.

Bei allen Kegelrädern beruht das Höhenprofil auf einem Oktoid 1. oder 2. Ordnung oder einer Kugelschaufel[1], während das Höhenprofil bei Geradverzahnungen auf einer Evolventenachse aufbaut. sind Basisformen von Kegelrädern mit dem Erkennungsmerkmal der Flankenrichtlinie: Bereits um 1780 wurde das gerade Kegelrad als Maschinenteil genannt, die ersten Patentanmeldungen wurden um 1876 an William Gleason erwirkt.

Ihre Einsatzgrenzen sind die Randgeschwindigkeit, das Rauschen und die übertragbaren Leistungen. Die Geräuschentwicklung und die Übertragungsleistung hängen eng mit dem Abdeckungsgrad zusammen. Das erhöht die Geräuschentwicklung erheblich und reduziert die Zahnbelastung auf ein Mindestmaß. Beim Entwurf eines Kegelradsatzes sind die Übersetzung, die minimale Zähnezahl und der Anpresswinkel zu berücksichtigen, da das Getriebe abgewälzt wird.

Die minimale Zähnezahl und der Druckwinkel sind für die mögliche Hinterschneidung mitverantwortlich. Die üblichen Druckwinkel für dieses Getriebe sind 14° 30?, 17° 30?, 20°, 22° 30? und 25°. Beim Schmieden können z. B. Druckwinkel an die jeweilige Applikation angepasst werden. Bei Differentialgetrieben für Lkw und Pkw wird ein großer Teil der Stirnräder und Zahnräder in Deutschland mit Kugelhähnen geschmiede.

Für Stirnräder ist die entstehende Umfangkraft eine radiale Belastung, deren Position allein durch den Druckwinkel festgelegt wird. Abgesehen von dieser radialen Belastung, die rechtwinklig zur Längsachse ist, gibt es keine achsparallele, d.h. in axiale Richtungen gerichtete Belastung. Wenn diese Übersetzungen auf ein Winkelgetriebe übertragbar sind, ergibt das zu übertragende Moment ein Bauteil in Radialrichtung - also rechtwinklig zur Mittellinie - und ein Bauteil in Axialrichtung.

Die Berechnung zur Bestimmung der Radial- und Axialkräfte umfasst den Druckwinkel der Übersetzung, die Winkellage des Konuswinkels und damit das Getriebe. Die beiden Grund- bzw. Ausgabewerte für diese Berechnung sind für beide Rotationsrichtungen gleich, daher bleiben auch Betrag und Drehrichtung dieser Kraft gleich. Beim Geradkegelrad wurde darauf hingewiesen, dass der Gesamtüberdeckungsgrad der Zahnung im Stirnbereich nur aus dem Profilüberdeckungsverhältnis ersichtlich ist.

Beim Geradkegelrad ist der Stirnbereich gleich dem Normalbereich. Hier sei noch einmal darauf hingewiesen, dass sich das Schallverhalten eines Kegelrades auf die Grösse des Überlappungsgrades beziehen kann. Beim Spiralkegelrad besteht der Gesamtüberdeckungsgrad aus dem Profilüberdeckungsverhältnis und der Stufenüberdeckung. 4 ] Da die Überlappung mit der Zunahme des durchschnittlichen Wendelwinkels ansteigt, kann der Gesamtüberlappungsgrad durch Veränderung des Wendelwinkels unter Beibehaltung des gleichen Druckwinkels erheblich verändert werden.

Spiralkegelräder werden dort eingesetzt, wo gerade oder schräge Kegelradgetriebe die Anforderungen nicht mehr erfüllten. Für gerade Kegelradgetriebe wurden drei Gründe genannt, die den Gebrauch dieses Radtyps einschränken. Das war die Umfanggeschwindigkeit, das Rauschen und die übertragene Kraft. Beim Rauschverhalten verbleibt der Wendelwinkel, der, wie bereits gesagt, die Höhe des Gesamtüberlappungsgrades entscheidend mitbestimmt.

Die Übersetzungen der Überlappung können mit bestimmten Restriktionen auf Kegelradgetriebe umgelegt werden. Die übertragbaren Leistungen können auch durch die Änderung des Gesamtabdeckungsgrades beeinflusst werden. In die Berechnung der Festigkeit der Kegelradzähne wird die Grösse der Überlappung einbezogen. Zusammengefasst zeichnet sich der Nutzen von Spiralkegelrädern gegenüber gerad- und schrägverzahnten Kegelrädern durch eine erhöhte Drehzahl, ein verbessertes Laufgeräusch verhalten und eine erhöhte zu übermittelnde Kraft aus.

Aufgrund der hier aufgelisteten Vorteilhaftigkeit des Spiralkegelrades ist der Einsatzbereich solcher Kegelradgetriebe natürlich sehr breit. Grundsätzlich gilt, dass die Achsen von Zahnrad und Kronrad nicht an einem Ort konvergieren, d.h. die Achse des Ritzels ist in der Länge von der Achse des Rades abgesetzt. Aufgrund des Versatzes der Achsen erhält das Zahnrad einen grösseren Wendelwinkel als das Kronrad.

Die im ersten Abschnitt genannte Erhöhung des Wendelwinkels des Antriebsritzels vergrößert den Überlappungsgrad der Ritzel. Hierdurch werden die Verschiebungswerte als Relativbewegung des Antriebsritzels und der Kronradachse relativ zu einander deutlich besser. Die axiale Verschiebung bewirkt ein weiteres Verschieben der Zahnung in Längsrichtung des Zahnes. Kegelrad-Fräs- und Kegelschleifmaschinen für Gleason-Circular-Arc Spiralkegelräder. Kegelradfräsen werden nach wie vor mit Erfolg in der Serienproduktion verwendet.

Die Kegelradprofile basieren auf einem Oktoid (wie bei der konventionellen Produktion auf Kegelradfräsmaschinen), während die Geradverzahnungen auf einer Evolventenbasis (wie bei der konventionellen Produktion auf Wälzfräsmaschinen und Umformmaschinen) basieren. Der Begriff "Oktoide" leitet sich aus der Gestalt der Kontaktlinie O auf dem Kugelgehäuse des Kegelradpaares ab, die eine achtgliedrige Krümmung (Oktoide) wiedergibt. Mittels einer professionellen TCA-Zahnkontaktanalyse wird das Kontaktbild bereits während der Konstruktion des Kegelsatzes mittels einer Lauftest-Simulation auf der Grundlage der 3D-Modelle erprobt.

Die Tragbilder am hergestellten Kegelradsatz entsprechen sofort dem nachgebildeten Kontaktbild anhand der Volumendarstellung von Zahnrad und Zahnrad. Zu den unterschiedlichen Werkstoffen, die bei der Fertigung von Kegelradgetrieben zum Einsatz kommen, gehören verschiedene gusseiserne, nichteiserne und nichtmetallische Werkstoffe. Gussstahl wird bei hohen Lasten und schwieriger Fertigung von Kegelradgetrieben eingesetzt.

Kegelradgetriebe aus nichtmetallischem Werkstoff sorgen für einen leisen Lauf bei gleichzeitig hohem Drehzahlbereich. Dort, wo Kräfte und Bewegungen schräg eingeleitet werden, ist ein hohes Maß an Effizienz im Taktbetrieb und ein geringer Wartungsaufwand erforderlich. Kegelradgetriebe in Differenzialgetrieben, d.h. zwei Wellen rotieren mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, wie sie bei Kurvenfahrten auftreten.

Das Kegelradgetriebe wird als wichtigstes Getriebe für Handbohrer eingesetzt. Bei vertikaler Drehung des Bohrgriffs rotieren die Winkelgetriebe des Futters in horizontaler Lage. Das Kegelradgetriebe in einer Bohrmaschine hat den weiteren Vorzug, die Geschwindigkeit des Futters zu erhöhen, was es erlaubt, verschiedene Werkstoffe zu durchbohren.

Für Kegelradgetriebe werden verschiedene Arten der Schmierung ausgewählt, um sowohl den Reibungs- und Wärmeschutz als auch den Korrosionsschutz zu gewährleisten: Sind die Kegelradgetriebe langsamer rotierend, genügen in der Regel die Radien. In hypoidalen Kegelstirnradgetrieben werden auch axiale Kräfte oder Verschiebungen erzeugt, die von axialen Lagern aufgenommen werden müssen. Das Kegelradgetriebe besteht in der Regel aus einem gehärteten Beton.

Zur Verbesserung des Geräuschverhaltens und um den Verschleiss der Flanken zu minimieren, muss das Keilrad mit Hilfe von Computerprogrammen errechnet werden. Außerdem muss die Steifheit oder die Auslenkung der Kegelradgetriebe miteinbezogen werden. Teil 3: Stirnrad-, Kegel-, Schnecken-, Ketten-, Riemen-, Reibungsgetriebe, Schaltkupplungen, Bremsen, Leerlauf.

Berechnungen, Herstellung u. Optimierungen im Computergesteuter Fabation. s. n. Pearson Studie, Munich et al. 2010, ISBN 978-3-8273-7146-1. Jan Klingelnberg (ed.): Bevel gears.