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Ein Kegelrad ist eine spezielle Getriebezahnform, die eine konische Gestalt hat und dazu dient, die Richtung einer Rotationskraft zu ändern. Die Achsen von Kegelrädern im Alltag stehen zueinander im rechten Winkel. Kegelradgetriebe bestehen aus dem Ritzel, dem kleineren Zahnrad, und dem größeren Zahnrad, das als Kegelrad bezeichnet wird. Kegelräder für Maschinen werden üblicherweise zum Übertragen von Leistung zwischen Achsen verwendet, die in einem Winkel zueinander stehen, meist 90 Grad.
Arten von Kegelrädern
Kegelräder lassen sich je nach Zahnform und -aufbau in gerade Kegelräder, Spiralkegelräder und einige andere Typen einteilen.
Gerade Kegelräder:
Gerade Kegelräder für Maschinen sind Zahnräder mit geraden Zähnen, die parallel zur Achse des Zahnrads verlaufen. Die Zahnräder verbinden sich typischerweise mit Achsen im rechten Winkel. Für die Funktionsfähigkeit werden die Zähne der geraden Kegelräder entlang des Kegelkreises geschnitten. Ein gemeinsames Merkmal von geraden Kegelrädern ist, dass sie so konstruiert sind, dass sie leicht ineinandergreifen, was sich dann auf ihre Installation an Maschinen auswirkt. Positiv ist, dass ein Anwender leicht einen Ersatz für ein gerades Kegelrad finden kann, indem er nach einem Kegelrad der gleichen Größe sucht. Nachteilig ist, dass die Zahnräder relativ laut sind und beim Betrieb viele Zisch- und Quietschgeräusche erzeugen.
Spiralkegelräder:
Ähnlich wie die geraden Kegelräder haben die Spiralräder eine konische Form. Die Zähne der Spiralkegelräder sind jedoch spiralförmig angeordnet. Aufgrund der schrägen Zahnanordnung können die Zahnräder sanft ineinandergreifen, was zu leisem Betrieb führt. Darüber hinaus können die Zahnräder aufgrund der Zahnkonfiguration problemlos höhere Lasten aufnehmen.
Kronenkegelräder:
Das Kronenkegelrad ist ein Beispiel für ein Kegelrad, das sich zu einer Krone verjüngt. In einer typischen Konfiguration ist das Kronenkegelrad senkrecht zu einem anderen geraden Kegelrad angeordnet. Anwender finden das Kronenkegelrad meist in Hochleistungsrennfahrzeugen oder in einigen einzigartigen Anwendungen der Schwerindustrie. Sie sind oft für ihre Haltbarkeit bekannt.
Mitre-Kegelräder:
Die Mitre-Kegelräder ähneln geraden Kegelrädern. Es ist jedoch erwähnenswert, dass Mitre-Kegelräder gleich groß sind und oft in einem Winkel von 90 Grad zueinander angeordnet sind. Aufgrund der gleichen Größe und der überlappenden Eigenschaften übertragen Mitre-Zahnräder Bewegung und Geschwindigkeit effizient zwischen zwei parallelen Achsen.
Gerade-Radial-Kegelräder:
Gerade-Radial-Kegelräder ermöglichen es ihren Achsen, sich zu geraden Zahnrädern zu verbreitern, und bieten somit eine leichte Option für Anwendungen, die ein minimales Drehmoment erfordern.
Im Folgenden sind einige Spezifikationen von Kegelrädern für Maschinen zusammen mit ihren Wartungsanforderungen aufgeführt:
Material:
Kegelräder für Maschinen werden in der Regel aus robusten Materialien wie hochfestem Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Aluminium oder Kunststoff hergestellt. Kohlenstoffstahlmaterialien weisen eine hohe Festigkeit und eine lange Lebensdauer auf. Die Maschinen stellen sicher, dass das Zahnrad ein ausgezeichnetes Verhältnis, eine klare Oberfläche und eine hohe Qualität aufweist. Diese Materialien führen zu Zahnrädern, die stark und langlebig sind und Belastungen, schwere Lasten, hohe Geschwindigkeiten und hohe Temperaturen standhalten können. Anwender sollten sicherstellen, dass die Zahnräder aus diesen Materialien hergestellt sind, um frühzeitige Brüche zu vermeiden.
Größe und Verhältnis:
Anwender finden Kegelräder mit größeren Größen und unterschiedlichen Verhältnissen, um ihren Bedürfnissen gerecht zu werden. Anwender müssen die Größen- und Verhältnisoptionen wählen, die ihren Bedürfnissen entsprechen. Man sollte auch sicherstellen, dass die Zahnräder gut geschmiert sind, um plötzliche Stöße und damit riskante Unfälle bei der Arbeit mit Maschinen zu vermeiden.
Haltbarkeit:
Maschinen mit Kegelrädern haben oft eine längere Lebensdauer. Sie können jahrelang laufen, ohne zu brechen oder sich abzunutzen. Treten unbeabsichtigte Brüche auf, sollten Anwender Ersatzteile zur Hand haben, die eine Vielzahl von Zahnradgrößen und -spezifikationen abdecken. Überprüfen Sie regelmäßig, ob es Anzeichen von Schäden wie Fehlstellungen oder Risse gibt, tauschen Sie Zahnradgrößen und -spezifikationen bei Bedarf aus und stellen Sie sicher, dass alle Zahnräder vor Gebrauch gut geschmiert sind.
Für spezielle Kegelradtypen, wie z. B. Kegelräder mit Keilen oder Verzahnungen, können zusätzliche Spezifikationen relevant sein, abhängig von der Anwendung und den Konstruktionsanforderungen. Im Folgenden sind die allgemeinen Wartungsanforderungen von Kegelrädern aufgeführt:
Mehrere mechanische und ingenieurtechnische Branchen verwenden Kegelradwellen aufgrund ihrer hohen Drehmomentübertragungsfähigkeit. Hier sind einige der gängigen Anwendungen von mechanischen Maschinen mit Kegelrädern.
Automobilindustrie
Die Automobilindustrie verwendet überwiegend gerade Kegelräder. Sie werden hauptsächlich in der Hinterachse und im Differential des Autos eingesetzt. Autodifferentiale erfordern bestimmte Getriebeübersetzungen, um ein sanftes Fahrerlebnis zu gewährleisten, was mit Kegelrädern möglich ist. Außerdem verwenden viele Automobilteile, darunter die Lenksäule, das Zündsystem und die Scheibenwischer, primitive Kegelräder, um die gewünschte Getriebeübersetzung und Winkelbewegung zu erreichen.
Erneuerbare Energien
Kegelräder sind wichtige Komponenten in Windkraftanlagen. Sie werden hauptsächlich in den horizontalen und vertikalen Windkraftanlagenachsen eingesetzt. Kegelradgetriebe dienen auch als Untersetzungsgetriebe, um das Ausgangsdrehmoment in den Generatoren zu erhöhen und so eine effiziente Stromerzeugung zu gewährleisten. Die Schneid- und Biegemaschinen, die zur Formgebung von Solarmodulen verwendet werden, verwenden ebenfalls Kegelräder, um präzise Winkelbewegungen und gewünschte Getriebeübersetzungen zu erreichen.
Industriemaschinen
Die meisten schweren und leichten Industriemaschinen, wie z. B. Fräsmaschinen, Drehmaschinen und Schleifmaschinen, verwenden Kegelräder, um die Maschinenteile einzustellen und zu steuern. Kegelräder übertragen auch hohes Drehmoment und Leistung vom Motor auf die Funktionsteile der Maschine. Darüber hinaus werden Kegelräder in verschiedenen Fördersystemen eingesetzt, um die Getriebeübersetzungen für einen effizienten Materialtransport und eine effiziente Sortierung zu optimieren. Sie tragen zu den gewünschten Winkelbewegungen bei, insbesondere bei Richtungsänderungen, was ein häufiges Szenario in Fabrikmontagebändern ist.
Luft- und Raumfahrtindustrie
Die Luft- und Raumfahrtindustrie stellt Kegelräder her und unterstützt Flugzeuge. Die Industrie verwendet hauptsächlich Hypoidkegelräder, da diese hohe Drehmomente übertragen können. Sie verwenden die Zahnräder im Fahrwerk, im Motor und in den Flugsteuerungssystemen des Flugzeugs. Hypoidkegelräder werden auch wegen ihrer Laufruhe und Geräuschlosigkeit während des Betriebs bevorzugt, was eine wichtige Anforderung für Luft- und Raumfahrtanwendungen ist.
Schifffahrt
Marine-Kegelräder sind speziell dafür ausgelegt, den Wasserumgebungen standzuhalten. Sie umfassen wasserdichte und korrosionsbeständige Zahnradoptionen. Die Zahnräder dienen dazu, die Propellerwelle und den Motor in einem Schiff zu verbinden. Sie unterstützen auch die Stabilität des Schiffes, indem sie seine Bewegung und Richtung durch die Ruder steuern.
Arbeitsverhältnis und Größe:
Es zeigt das Verhältnis zwischen Eingangs- und Ausgangsdrehmoment und -geschwindigkeit. Es zeigt, um wie viel die Ausgangsdrehzahl geringer sein wird. Wie viel höher das Ausgangsdrehmoment sein wird? Dies ist eine wichtige Anforderung in Fahrzeugen, bei denen die Motordrehzahl reduziert und das Drehmoment erhöht werden muss, um dem Fahrzeug seine Antriebsleistung zu verleihen. In solchen Fällen ist das Arbeitsverhältnis des Kegelrads geringer, mit mehr Drehmoment.
Montageart:
Die Art und Weise, wie Kegelräder auf einer Achse befestigt werden, unterscheidet sich ebenfalls je nach Maschinenteil. Im Allgemeinen gibt es 3 Arten von Montagearten, nämlich Schneckenwelle, Ritzelwelle oder nicht standardmäßig. Wenn das Zahnrad mit einer Schneckenwelle ausgestattet ist, unterscheidet es sich von einem anderen Zahnrad mit einer Ritzelwelle. Das andere Maschinenteil muss eine nicht standardmäßige Montageart verwenden.
Maschinenanforderung:
Die Aufgabe, die die Maschine erfüllt, wirkt sich ebenfalls auf die Wahl des Kegelrads aus. Arbeitet die Maschine bei hohen Temperaturen, werden wärmebehandelte Zahnräder verwendet. Liegt Korrosion in der Umgebung vor, wird ein rostfreier Edelstahlzahnrad verwendet. Kegelräder werden aus verschiedenen Materialien hergestellt, wie z. B. Nylon und Kunststoff, die in der Regel in kleinen Industrien verwendet werden. Großindustrien verwenden schwere Kegelräder aus Metall. Die Wahl des Vollmetalls hängt von der Industrie und den Maschinenteilen ab.
Leistung:
Sie bezieht sich auf die Antriebsleistung, die das Maschinenteil während des Betriebs abgibt. Sie wird in kW oder Kilowatt gemessen. Im Allgemeinen erfordert ein höherer Leistungsbedarf größere Kegelradgrößen und -verhältnisse. Kleinere Leistungsanforderungen haben kleinere Getriebeverhältnisse und -größen.
F: Was ist der Hauptzweck eines Kegelrads in einer Maschine?
A: Der Hauptzweck eines Kegelrads in einer Maschine ist die Änderung der Richtung der Rotationskraft und der Drehmomentübertragung zwischen zwei Achsen, die nicht parallel zueinander liegen. Kegelräder erreichen dies in der Regel zusammen mit rechtwinkligen Achsen und werden häufig in Differentialantrieben von Maschinen und Fahrzeugen, Uhrenwerken, Fräsmaschinen und vielen anderen Anwendungen eingesetzt.
F: Wie funktioniert ein Kegelrad in einer Maschine?
A: Kegelräder funktionieren, indem sie mit einem anderen Kegelrad ineinandergreifen. Jedes Kegelrad hat eine konische Form mit Zähnen auf der Oberfläche. Wenn sich eine Welle dreht, dreht sich auch das Kegelrad, das an dieser Welle befestigt ist. Wenn die Zähne des sich drehenden Kegelrads mit den Zähnen des feststehenden oder sich drehenden Kegelrads in Kontakt kommen, greifen sie ineinander, und die Kraft wird übertragen. Die Richtung der Kraft ändert sich ebenfalls aufgrund der konischen Form der Zahnräder.
F: Was ist der Unterschied zwischen geraden und Spiralkegelrädern?
A: Der Hauptunterschied zwischen geraden Kegelrädern und Spiralkegelrädern liegt in der Konstruktion und Zahnform. Gerade Kegelräder haben gerade Zähne, die eine konische Form bilden. Spiralkegelräder hingegen haben gekrümmte Zähne, die einer Spirale folgen, und bilden eine konische Form mit einem abgewinkelten Querschnitt. Ein weiterer Unterschied zwischen den beiden ist, dass gerade Kegelradzähne während des Betriebs Geräusche machen können, während die Spiralkegelräder für Hochgeschwindigkeitsanwendungen, geringere Geräuschpegel und einen sanfteren Betrieb ausgelegt sind.
F: Erhöhen Kegelräder das Drehmoment?
A: Ja, Kegelräder können das Drehmoment erhöhen. Kegelräder können die Geschwindigkeit und das Drehmoment eines Objekts ändern, indem sie dessen Richtung in einer Anwendung ändern. Wenn das Getriebeverhältnis hoch ist, wird das Drehmoment erhöht, und wenn das Getriebeverhältnis niedrig ist, wird die Geschwindigkeit erhöht. Dies ist einer der Gründe, warum Kegelräder in Maschinen und Fahrzeugen verwendet werden.
