Was ist ein Schneckengetriebe?

Ein Schneckengetriebe ist ein mechanisches Gerät, das mithilfe eines Schneckenrades und einer Schnecke die Drehzahl einer rotierenden Welle reduziert. Das Getriebe kann, abhängig vom Übersetzungsverhältnis, das Drehmoment des Motors erhöhen. Diese Getriebeart zeichnet sich durch ihre Flexibilität und kompakte Bauweise aus. Zudem steigert sie die Kraft und Effizienz des Antriebs.

Hohlwellen-Schneckengetriebe

Das Hohlwellen-Schneckengetriebe ist eine zusätzliche Abtriebswelle, die verschiedene Motoren und andere Getriebe miteinander verbindet. Es kann horizontal oder vertikal eingebaut werden. Je nach Größe und Ausführung ist es mit Getrieben von 4GN bis 5GX kompatibel.
Schneckengetriebe werden üblicherweise in Kombination mit Stirnradgetrieben eingesetzt. Letztere sind eingangsseitig am Schneckengetriebe montiert und eignen sich hervorragend zur Drehzahlreduzierung von Motoren mit hoher Leistung. Das Stirnradgetriebe zeichnet sich durch hohen Wirkungsgrad, niedrigen Drehzahlbetrieb, geringe Geräuschentwicklung, geringe Vibrationen und niedrigen Energieverbrauch aus.
Schneckengetriebe werden aus gehärtetem Stahl oder Nichteisenmetallen gefertigt, was ihren Wirkungsgrad erhöht. Dennoch sind auch Zahnräder nicht unzerstörbar, und ein Stillstand kann zu Rost oder Emulsionsbildung des Getriebeöls führen. Ursache hierfür ist Kondenswasserbildung während des Betriebs und der Stillstände des Getriebes. Der Montageprozess und die Qualität der Lager sind wichtige Faktoren zur Vermeidung von Kondensation.
Hohlwellen-Schneckengetriebe finden in verschiedenen Anwendungen Verwendung. Sie werden häufig in Werkzeugmaschinen, Drehzahlreglern und Automobilen eingesetzt. Allerdings sind sie nicht für den Dauerbetrieb geeignet. Wenn Sie ein Hohlwellen-Schneckengetriebe einsetzen möchten, achten Sie darauf, das passende Getriebe entsprechend Ihren Anforderungen auszuwählen.

Doppelkehl-Schneckengetriebe

Schneckengetriebe verwenden ein Schneckenrad als Antriebszahnrad. Ein Elektromotor oder ein Kettenrad treibt die Schnecke an, die in Wälzlagern gelagert ist. Schneckenräder neigen aufgrund der hohen Reibung zwischen den Zähnen zu Verschleiß. Dies führt zu Korrosion an den Laufflächen der Zahnräder.
Der Teilkreisdurchmesser und die Eingriffstiefe des Schneckengetriebes sind von Bedeutung. Der Teilkreisdurchmesser ist der Durchmesser des gedachten Kreises, in dem Schnecke und Schnecke ineinandergreifen. Die Eingriffstiefe ist die maximale Gewindelänge der Schnecke, die in das Zahnflankenspiel hineinragt. Der Eingriffsdurchmesser ist der Durchmesser des Kreises am tiefsten Punkt der Schneckenradstirnfläche.
Wenn der Reibungswinkel zwischen Schnecke und Zahnrad den Steigungswinkel der Schnecke überschreitet, ist das Schneckengetriebe selbsthemmend. Diese Eigenschaft ist für Hebezeuge nützlich, kann aber für Systeme, die eine Rückwärtslaufempfindlichkeit erfordern, nachteilig sein. In solchen Systemen stellt die Selbsthemmung der Zahnräder eine wesentliche Einschränkung dar.
Das Schneckengetriebe mit doppeltem Hals gewährleistet die engste Verbindung zwischen Schnecke und Zahnrad. Für maximale Effizienz muss das Schneckengetriebe korrekt montiert sein. Eine Möglichkeit zur Montage ist die Verwendung einer Keilnut. Die Keilnut verhindert die Drehung der Welle, was für die Drehmomentübertragung entscheidend ist. Anschließend wird das Zahnrad mithilfe der Stellschraube an der Nabe befestigt.
Die axiale und die Umfangsteilung des Schneckenrades müssen dem Teilkreisdurchmesser des größeren Zahnrads entsprechen. Einschneckenräder mit einem Gewindegang sind einstufig, zweischneckenräder mit zwei Gewindegängen. Ein einschneckenrad treibt einen Zahn weiter, ein zweischneckenrad zwei. Die Anzahl der Gewindegänge muss der Anzahl der Gegenzahnräder entsprechen.

Selbstverriegelungsfunktion

Eine der herausragendsten Eigenschaften eines Schneckengetriebes ist seine Selbsthemmungsfunktion, die ein Vertauschen der Eingangs- und Ausgangswelle verhindert. Diese Selbsthemmungsfunktion ist ideal für industrielle Anwendungen, bei denen große Untersetzungsverhältnisse benötigt werden, ohne das Getriebegehäuse zu vergrößern.
Die Selbsthemmung eines Schneckengetriebes wird durch die Wahl des passenden Schneckenradtyps erreicht. Allerdings ist diese Funktion nicht bei allen Schneckengetrieben verfügbar. Schneckenräder sind nur dann selbsthemmend, wenn ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis erreicht wird. Ist das Übersetzungsverhältnis zu klein, ist die Selbsthemmung nicht wirksam.
Der Selbsthemmungszustand eines Schneckengetriebes wird durch die Steigung, den Anpressdruck und den Reibungskoeffizienten bestimmt. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts neigten Fahrzeuge mit einem platten Reifen dazu, zur Seite zu ziehen. Ein Schneckengetriebe verringerte diese Tendenz, indem es die Reibungskräfte reduzierte und die Lenkkraft auf das Rad übertrug, was das Lenken erleichterte und den Verschleiß verringerte.
Ein selbsthemmendes Schneckengetriebe ist eine einfache Maschine mit geringem Wirkungsgrad. Es ist selbsthemmend, wenn die Arbeit an einem Ende größer ist als die Arbeit am anderen. Liegt der Wirkungsgrad eines Schneckengetriebes unter 50%, entstehen Reibungsverluste. Zudem ist die Selbsthemmung bei umgekehrter Drehrichtung nicht gegeben. Aufgrund dieser Eigenschaften eignen sich selbsthemmende Schneckengetriebe ideal für Hebe- und Senkanwendungen.
Ein weiteres Merkmal von Schneckengetrieben ist ihre Fähigkeit zur axialen Untersetzung. Schneckengetriebe können ein- oder zweigängig sein, und ihr Zahnflankenspiel lässt sich einstellen, um Zahnverschleiß auszugleichen.

Die von Schneckengetrieben erzeugte Wärme

Schneckengetriebe erzeugen erhebliche Wärmemengen. Um die Leistung der Getriebe zu verbessern, ist es unerlässlich, diese Wärme zu reduzieren. Dies lässt sich durch die Konstruktion der Schnecken mit glatteren Oberflächen erreichen. Im Allgemeinen sollte die Eingriffsgeschwindigkeit von Schneckengetrieben im Bereich von 20 bis 24 U/min (Effektivwert) liegen.
Es gibt zahlreiche Ansätze zur Berechnung des Wirkungsgrades von Schneckengetrieben. Keiner dieser Ansätze nutzt jedoch ein automatisches Verfahren zum Aufbau des thermischen Netzwerks. Die anderen Methoden betrachten das Getriebe entweder abstrakt als isothermes System oder erstellen das thermische Netzwerk statisch. Dieser Artikel beschreibt eine neue Methode zur automatischen Berechnung der Wärmebilanz und des Wirkungsgrades von Schneckengetrieben.
Die von Schneckengetrieben erzeugte Wärme ist eine bedeutende Ursache für Leistungsverluste. Schneckengetriebe zeichnen sich typischerweise durch hohe Gleitgeschwindigkeiten in den Zahneingriffen aus, was zu hoher Reibungswärme und erhöhten thermischen Spannungen führt. Daher sind präzise Berechnungen für einen optimalen Betrieb unerlässlich. Zur Bestimmung des Wirkungsgrades eines Getriebesystems nutzen Hersteller häufig das Simulationsprogramm WTplus zur Berechnung von Wärmeverlusten und Wirkungsgrad. Die Wärmebilanzberechnung erfolgt durch Addition der Leerlauf- und lastabhängigen Leistungsverluste des Getriebes.
Schneckengetriebe benötigen ein spezielles Schmiermittel. Zum Einsatz kommt ein synthetisches Öl, das nicht magnetisch ist und einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist. Öl ist jedoch nur eine von mehreren Möglichkeiten zur Schmierung von Schneckengetrieben. Um die Lebensdauer von Schneckengetrieben zu verlängern, empfiehlt sich die Zugabe eines natürlichen Zusatzstoffs zum Schmiermittel.
Schneckengetriebe ermöglichen sehr hohe Untersetzungsverhältnisse. Im Vergleich zu herkömmlichen Getrieben, die mehrere Untersetzungen benötigen, erzielen sie mit geringem Aufwand massive Reduzierungen. Zudem weisen Schneckengetriebe weniger bewegliche Teile und potenzielle Fehlerquellen auf. Ein Nachteil von Schneckengetrieben ist ihre fehlende Reversibilität, die ihren Wirkungsgrad begrenzt.

Größe des Schneckengetriebes

Schneckengetriebe dienen zur Drehzahlreduzierung von Wellen. Sie bestehen üblicherweise aus zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Wellen. Das Schneckenrad fungiert dabei als Ritzel und Zahnstange. Der zentrale Querschnitt bildet die Grenze zwischen der vor- und zurücklaufenden Seite des Schneckenrades.
Das Abtriebsrad eines Schneckengetriebes hat im Vergleich zum Antriebsrad einen kleinen Durchmesser. Dies ermöglicht einen Betrieb mit niedriger Drehzahl bei gleichzeitig hohem Drehmoment. Daher eignen sich Schneckengetriebe hervorragend für platzsparende Anwendungen. Zudem sind die Anschaffungskosten gering.
Schneckengetriebe gehören zu den gängigsten Untersetzungsgetrieben. Sie sind kompakt und leistungsstark und werden häufig in Kraftübertragungssystemen eingesetzt. Man findet sie beispielsweise in Aufzügen, Förderbändern, Sicherheitsschleusen und Medizingeräten. Schneckengetriebe kommen in kleinen wie großen Maschinen zum Einsatz.
Auch Schneckengetriebe lassen sich einstellen. Ein Schneckengetriebe mit zwei Steigungen hat unterschiedliche Steigungen an den linken und rechten Zahnflächen. Dies ermöglicht eine axiale Bewegung der Schnecke und kann zur Reduzierung des Zahnflankenspiels angepasst werden. Eine Zahnflankenspiel-Einstellung kann erforderlich sein, wenn die Schnecke verschleißt. In manchen Fällen lässt sich dieses Spiel durch Verändern des Achsabstands zwischen den Schneckenrädern einstellen.
Die Größe eines Schneckengetriebes hängt von seiner Funktion ab. Wird das Schneckengetriebe beispielsweise zur Drehzahlreduzierung eines Automobils eingesetzt, sollte es so dimensioniert sein, dass es in ein kleines Auto eingebaut werden kann.

editor by CX 2023-05-12