Arten von Großzahnrädern
Großzahnräder werden häufig zum Verzahnen mit einem angetriebenen Ritzel eingesetzt, was zu einem großen Getriebe mit geringer Drehzahl und hohem Drehmoment führt. Nachfolgend finden Sie eine Diskussion über einige beliebte Arten von Großzahnrädern.
- Zahnstangen- und Ritzelgetriebe: Bei einem Zahnstangen- und Ritzelgetriebe greifen zirkuläre Zähne (das Ritzel) in gerade Zähne (die Zahnstange) ein. Diese Baugruppe wird häufig in Automobilen als Lenkmechanismus verwendet, um Drehbewegungen in Linearbewegungen umzuwandeln. Eine weitere Anwendung findet sich in Maschinen und Geräten, die präzise Positionierung und Steuerung ermöglichen, wie z. B. CNC-Maschinen.
- Krone- und Ritzelgetriebe: Kronräder (oder Stirnzahnräder) haben ihre Zähne senkrecht zum Rad geschnitten und wurden in frühen Uhren und Geräten verwendet. Wie Zahnstangen- und Ritzelgetriebe wandeln sie Drehbewegungen ebenfalls in eine andere Bewegungsart um. Dies ist meist eine Linearbewegung. Kronräder können auch in Differentialanwendungen eingesetzt werden, wie z. B. in der Kronrad-Ritzel-Baugruppe, bei der großflächige Kronräder mit kleineren Ritzeln zusammengreifen, um die Bewegungsrichtung zu ändern. Großflächige Kronräder werden typischerweise aus niedrig legiertem Stahl hergestellt. Sie werden wärmebehandelt, um ein gehärtetes Zahnrad mit einer harten Oberfläche und einem zähen Inneren zu erhalten.
- Stirnzahnräder: Dies sind die häufigsten Zahnräder, die in Großzahnradgetrieben zu finden sind. Stirnräder haben Zähne, die parallel zur Welle verlaufen. Sie sind in die Stirnfläche des Zahnrads geschnitten und können in verschiedenen Zahnprofilen gefunden werden, darunter Voll-, Rund-, Quadrat- und Dreispitzprofile. Abgerundete Zahnprofile sind effizienter, da sie einen besseren Kontakt zwischen den Zahnrädern ermöglichen.
- Schrägverzahnte Zahnräder: Großflächige schrägverzahnte Zahnräder übertragen Lasten zwischen Wellen in einem Winkel, meist senkrecht. Sie haben ein umgedrehtes Zahnprofil, das mit entsprechenden Zahnprofilen zusammengreift. Sie sind unter anderem in Getrieben, Werkzeugmaschinen, Brechern und Hebezeugen zu finden.
- Kegelräder: Kegelräder ändern die Rotationsachse und haben die Form eines Kegelstumpfs. Sie erzeugen einen Axialschub zwischen zwei senkrechten Wellen. Wie Stirnräder greifen auch Kegelradzähne gerade ineinander.
Spezifikation & Wartung
Spezifikation
Die Präzision von Großzahnrädern wird hauptsächlich durch die folgenden Faktoren bestimmt:
- Großer Durchmesser: Zahnräder mit größerem Durchmesser oder Naben, z. B. Zahnräder mit einem Durchmesser von >1000 mm, werden üblicherweise als Großzahnräder oder Großzahnräder bezeichnet. Großzahnräder werden in der Regel über einen Keil oder eine Keilnut auf die Welle montiert, um das Drehmoment zu übertragen und die Welle gemeinsam zu drehen. Im größeren Durchmesserbereich kann das Zahnrad dennoch eine leichte Konstruktion sein und ein geeignetes Zahnprofil aufweisen.
- Modul: Das Modul eines Zahnrads bezieht sich auf das Verhältnis von Teilkreisdurchmesser zur Anzahl der Zähne, was sich auf die Größe und die Tragfähigkeit des Zahnrads auswirken kann. In der Regel bedeutet ein höheres Modul eine größere Zahnradgröße und eine höhere Tragfähigkeit.
- Zahnprofil: Das Zahnprofil von Großzahnrädern kann die Form, die Winkel und die Kontaktflächen der Zähne umfassen, die sich direkt auf den Betrieb, die Tragfähigkeit und die Geräuschentwicklung des Zahnrads auswirken.
- Zahnzahl: Die Anzahl der Zähne eines großen Zahnrads beeinflusst das Übersetzungsverhältnis, die Drehmomentübertragung und die Drehzahl. Sie beeinflusst auch das Kontaktmuster und die Lastverteilung zwischen den zusammengreifenden Zahnrädern.
- Werkstoffe: Materialien für Großzahnräder müssen in der Regel eine hohe Festigkeit, Zähigkeit und Steifigkeit aufweisen. Metallwerkstoffe wie Stahl und duktiles Gusseisen sind gängige Wahl, zusammen mit Oberflächenbehandlungen und Beschichtungstechniken, um die Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit des Zahnrads zu verbessern.
- Präzision: Die Präzision des Zahnrads, einschließlich der Positionsgenauigkeit, der Zahnprofilgenauigkeit usw., beeinflusst das Eingriffsverhalten und die Geräuschentwicklung des Zahnrads. In hochpräzisen Maschinen und Geräten erfordern Großzahnräder eine höhere Präzision.
Wartung
Die Wartung von Großzahnrädern umfasst typischerweise die folgenden Aspekte:
- Schmierung: Die Schmierung ist entscheidend für den normalen Betrieb des Zahnrads, daher ist es notwendig, das Getriebeöl regelmäßig zu kontrollieren, es bei Bedarf nachzufüllen oder zu ersetzen und das richtige Öl für das Getriebe zu wählen.
- Reinigung: Die Reinigung des Zahnrads trägt dazu bei, dass Schmutz und Verunreinigungen seinen Betrieb nicht beeinträchtigen. Verwenden Sie geeignete Reinigungsmittel und Werkzeuge, um das Zahnrad sorgfältig zu reinigen und es anschließend zu trocknen oder Schmieröl hinzuzufügen.
- Prüfung: Die regelmäßige Inspektion von Zahnrädern dient dazu, potenzielle Probleme zu erkennen. Überprüfen Sie das Zahnrad auf Verschleiß, Entgummierung und andere Probleme und reparieren oder ersetzen Sie es je nach Situation.
- Schwingungen und Geräusche: Die Überwachung der Schwingungen und Geräusche des Zahnrads hilft, seinen Betriebszustand zu verstehen und Anomalien frühzeitig zu erkennen. Wenn die Schwingungen und Geräusche des Zahnrads den Standard überschreiten, sollte die Ursache analysiert und dringend behoben werden.
- Umweltkontrolle: Die sachgemäße Lagerung von Zahnrädern kann unnötige Schäden vermeiden. Wenn das Zahnrad gelagert werden muss, bewahren Sie es in Innenräumen auf und schützen Sie es vor direkter Sonneneinstrahlung und Feuchtigkeit.
Anwendungen von Großzahnrädern
Großzahnräder werden in vielen Anwendungen in verschiedenen Industrien eingesetzt, in denen Drehmomentübertragung und Drehbewegungssteuerung erforderlich sind.
- Industrielle Fertigung: Große Getriebeeinheiten treiben Maschinen wie Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Bohrmaschinen, Extruder, Brecher und Kreisförderer in Fabriken an, um Materialien zu schneiden, zu formen und zu montieren. Großflächige Ringräder finden sich in verschiedenen Maschinen, darunter Waschmaschinen, die in der Regel ein großes Zahnrad oder einen Satz von Zahnrädern besitzen, um die Motordrehzahl zu senken und das Drehmoment zu erhöhen, damit die Trommel mit der richtigen Geschwindigkeit rotieren kann. Andere Maschinen wie Zerkleinerer und Schredder verwenden ebenfalls Großzahnräder, um die Kraft vom Motor auf die Messer oder die Schneidmesser zu übertragen. Im Allgemeinen verwendet jede Maschine, die Drehzahl- und Drehmomentänderungen erfordert, ein Großzahnrad.
- Bergbau: Großzahnräder werden in Baggern, Brechern und Mühlen eingesetzt, um Erze und Materialien zu verarbeiten und zu transportieren. Für Bergwerke, die Material direkt mit einem Seil ausgraben, wird ein Bergbaugerät, das als Getriebekopf bezeichnet wird, verwendet, um die Kraft auf das Seil zu übertragen und das Material abzubauen. Zahnräder dienen zur Kraftübertragung von der Welle zum Motor, wodurch die Drehzahl und das Drehmoment verändert werden, so dass das Seil das Material effektiv abbauen kann. Die Getriebeköpfe in Bergwerken sind in der Regel sehr haltbar und werden mit fortschrittlichen Keramikoberflächen ausgestattet, um den harten Bedingungen im Bergbau standzuhalten.
- Luft- und Raumfahrt: In der Luft- und Raumfahrtindustrie finden sich Anwendungen von Großzahnrädern in Satellitenantennen, Raumfahrzeugen und dem Schubumkehrsystem eines Flugzeugtriebwerks. Eine Schubumkehr ist eine Vorrichtung in Flugzeugen, mit der der Triebwerkschub beim Landen nach vorne umgelenkt wird, um eine Verzögerung zu erreichen und das Flugzeug daran zu hindern, nach vorne zu rollen. Sie wird normalerweise eingesetzt, um das Flugzeug nach der Landung auf Landebahnen abzubremsen. Das Getriebe in einem Raumfahrzeug koppelt die Motoren an die Antennen und sorgt dafür, dass sich die Antenne wie erwartet dreht. Außerdem überträgt das Getriebe in einem Satelliten die Kraft vom Motor auf den Satelliten, so dass dieser nach Plan umkreisen kann. Das Material, das für Luft- und Raumfahrtgetriebe verwendet wird, ist in der Regel leicht, aber belastbar, z. B. Aluminium. Sie sind auch so konzipiert, dass sie sehr präzise, geräuschlos und sehr sanft laufen.
- Schifffahrt: Großzahnradsektoren treiben die Antriebssysteme, Winden und Lenksysteme von Schiffen an. Für Lenksysteme verbinden Steuergetriebe die Steuersysteme mit dem Ruder, so dass das Schiff drehen und die Richtung ändern kann. Marinegetriebe werden in der Regel aus hochschlagfesten und korrosionsbeständigen Materialien hergestellt, und ihre Schmieröle sind wasserbeständig und schützen sie vor Wasser.
- Robotik: Getriebe in der Robotik werden hauptsächlich für die Drehzahlübertragung und -reduktion, die präzise Steuerung von Drehzahl und Drehmoment sowie die zuverlässige und reibungslose Übertragung von Bewegungen verwendet. Hochpräzise Zahnräder, wie z. B. Planetenräder, werden in der Regel in Robotern eingesetzt. Planetenräder sind eine Form eines epicyklischen Getriebesystems, bei dem sich ein Planetenrad um das zentrale Sonnenrad dreht und von einem Hohlrad abgestützt wird. Andere gängige Getriebearten, die in Robotern eingesetzt werden, sind das schrägverzahnte Zahnrad und das cycloidale Zahnrad. Cycloidale Getriebesysteme bestehen aus einer Antriebswelle und einer ovalen Scheibe. Sie werden in Robotern eingesetzt, da sie kompakt sind und ein hohes Untersetzungsverhältnis haben. Robotergetriebe werden auch für Gelenke verwendet, um Bewegungen zu ermöglichen. Sie sind typischerweise leicht, wodurch sie sich sehr gut für die Handhabung der Präzisionssteuerung eignen. Robotergetriebe sind außerdem stoßdämpfend und kompakt.
So wählen Sie Großzahnräder aus
Die folgenden Tipps helfen Käufern bei der Auswahl von Großzahnrädern für ihr Unternehmen.
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Anwendungsanforderungen beurteilen
Käufer sollten zunächst ihre Anwendungsanforderungen beurteilen. Sie sollten ihre Tragfähigkeit, das Drehmoment, den Wellendurchmesser, die Drehzahl und die Montagekonfiguration berücksichtigen. Außerdem sollten sie an das vorhandene Maschinensystem denken. Dies ermöglicht es den Käufern, Zahnräder auszuwählen, die sich nahtlos in die vorhandenen Maschinen integrieren lassen.
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Materialoptionen in Betracht ziehen
Berücksichtigen Sie die angebotenen Materialoptionen. Duktiles Gusseisen, Stahlguss, Nylon oder andere Materialien bieten eine bestimmte Festigkeit und Leistung. So sollte sich beispielsweise ein Käufer, der ein Zahnrad benötigt, das hohen Belastungen und Stößen standhält, für ein Material wie Stahlguss oder duktiles Gusseisen entscheiden. Wenn das Zahnrad korrosiven Umgebungen ausgesetzt sein wird, wählen Sie ein Material mit einer Schutzbeschichtung oder ein Material, das von Natur aus korrosionsbeständig ist.
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Über Effizienz und Geräuschentwicklung nachdenken
Eine höhere Zahnpräzision führt zu einer höheren Getriebeeffizienz und geringeren Geräuschpegeln. Käufer sollten Zahnräder mit präzisen Zähnen wählen, um die Effizienz zu erhöhen und die Geräuschentwicklung zu senken.
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Individualisierungsoptionen bewerten
Großzahnräder mit Standardgröße passen möglicherweise nicht gut in einige Maschinensysteme. Sie sollten nach Lieferanten suchen, die Individualisierungsoptionen anbieten. Dies ermöglicht es ihnen, Zahnräder zu erhalten, die ihren besonderen Bedürfnissen gerecht werden.
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Wählen Sie einen zuverlässigen Lieferanten
Die Auswahl des richtigen Lieferanten ist genauso wichtig wie die Auswahl des Großzahnrads selbst. Käufer sollten sich für Lieferanten entscheiden, die langlebige Zahnräder anbieten. Außerdem sollten sie nach Lieferanten suchen, die umfassenden After-Sales-Support bieten. Darüber hinaus sollten sie Lieferanten wählen, die pünktliche Lieferung und wettbewerbsfähige Preise garantieren.
FAQ
F1: Wozu werden großflächige Stirnräder verwendet?
A1: Großflächige Stirnräder werden in vielen mechanischen Geräten eingesetzt, z. B. in Luftkompressoren, Fräsmaschinen, Mischern, Drehmaschinen, Förderern, Uhren und Ventilen.
F2: Was sind die Vorteile von großflächigen Schneckengetrieben?
A2: Großflächige Schneckengetriebe können die Drehzahl reduzieren und das Drehmoment erhöhen. Sie sind ideal für Anwendungen wie den Antrieb von Lenksäulen, Liften, Drehvorrichtungen und Förderern.
F3: Wie kann man sicherstellen, dass Großzahnräder gemäß den geforderten Spezifikationen hergestellt werden?
A3: Es ist notwendig, regelmäßige In-Prozess-Inspektionen und Endproduktprüfungen durchzuführen, Stichprobenpläne zu verwenden und Zahnradprüfstandards zu setzen, um unter anderem die zulässigen Grenzen für Zahnradabweichungen zu bestimmen.
