Zahnräder spielen eine zentrale Rolle in Industriegetrieben, die in einer Vielzahl von Maschinen und Anlagen zum Einsatz kommen. Solch ein Zahnrad muss extremen Belastungen standhalten, ist in der Regel korrosionsbeständig und häufig so konzipiert, dass es sich selbst schmiert, um eine längere Lebensdauer und geringeren Wartungsaufwand zu gewährleisten. Informieren Sie sich in diesem Artikel über neue Entwicklungen und Grundlagenwissen.

Inhalt

• Zahnräder 2024 – Das Wichtigste in Kürze
• Zahnräder – Die Neuheiten
  • Neue Fertigungstechnologien verbessern Kronenrad-Produktion
  • Zahnrad Berechnung online – mega einfach!
  • Konfigurator für ultrarobuste Kunststoff Zahnräder
  • Kunststoff Kegelrad als wartungsfreie Alternative zum metallischen Zahnrad
  • Polymer Zahnrad: gedruckt, gefräst oder gespritzt
  • Webinar zur Zahnrad Lebensdauerberechnung
  • Die leichte Alternative: Verzahnungsteile aus Kunststoff

Zahnräder 2024 – Das Wichtigste in Kürze

Die Entwicklung in der Zahnradtechnologie strebt kontinuierlich nach höherer Effizienz und geringeren Emissionen, indem fortgeschrittene Materialien wie Titanlegierungen und Composite-Werkstoffe sowie präzisere Fertigungsverfahren eingesetzt werden. Diese Trends sichern die Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit von Industriegetrieben in einer zunehmend automatisierten Zukunft.

Zahnradarten

Je nach Getriebeart gibt es verschiedene Arten von Zahnrädern. Hier sind die Wichtigsten:

• Elipsenräder haben eine spezielle Form und sind typischerweise Stirnräder. Sie verfügen über eine evolventenförmige Verzahnung und werden eingesetzt, um eine ungleichmäßige Übersetzung zu realisieren.
• Innenverzahnte Räder greifen in ein äußeres Zahnrad ein, wobei die Zähne nach innen gerichtet sind, was oft in Planetengetrieben vorkommt.
• Kegelräder übertragen Kraft zwischen sich schneidenden Achsen und haben eine konische Form.
• Kronenräder ist ein spezieller Typ von Kegelrad, das eine zylindrische Form mit radial ausgerichteten Zähnen hat und oft in Differenzialgetrieben verwendet wird.
• Schneckenräder bestehen aus einer Schnecke und einem Schneckenrad, das Drehmoment zwischen nicht-parallelen, sich kreuzenden Achsen überträgt.
• Stirnräder haben parallele Achsen mit geraden oder schrägen Zähnen und sind die häufigste Form für einfache Kraftübertragungen.
• Zahnstangen sind lineare "Zahnräder", die mit einem Ritzel interagieren, um rotierende Bewegungen in lineare umzuwandeln.

Einteilung der Zahnrad-Getriebe

Zahnradgetriebe können nach verschiedenen Kriterien eingeteilt werden:

1. Nach der Achslage der Zahnräder:
   • Parallelachsengetriebe (Stirnradgetriebe)
   • Kreuzachsengetriebe (Kegelradgetriebe)
   • Schraubachsengetriebe (Schneckengetriebe)
2. Nach der Art der Verzahnung:
   • Geradverzahnung
   • Schrägverzahnung
   • Pfeilverzahnung
   • Kreisbogenverzahnung
3. Nach der Bauform:
   • Einstufige und mehrstufige Getriebe
   • Planetengetriebe
   • Kompaktgetriebe

Zahnräder – Die Neuheiten

Nachfolgend stellen wir Ihnen die Neuentwicklungen verschiedener Hersteller rund um das Thema Zahnräder vor:

Neue Fertigungstechnologien verbessern Kronenrad-Produktion

14.04.2024 | In der Vergangenheit hatten Kegelräder aufgrund der Fertigungsvorteile die Nase vorn. Jetzt hat Welter seine Produktionsverfahren für Kronenräder weiterentwickelt und kann diese jetzt nach DIN 3967 in Qualität 5 herstellen. Durch den Einsatz moderner Technologien und die Optimierung der Herstellungsprozesse sind Kronenräder nun für eine breitere Palette von Anwendungen verfügbar. Diese Zahnräder sind mit Achswinkeln von 0 bis 150 Grad sehr flexibel. Sie ermöglichen eine axiale Verschiebbarkeit des Ritzels, was eine einfache Montage sowie ein gleichbleibendes Tragbild unter Last sicherstellt.

Die Vorteile dieser Neuerung umfassen einen hohen Wirkungsgrad, vergleichbar mit Stirnradgetrieben, eine Temperaturunempfindlichkeit und minimale Axialkräfte bei geradverzahnten Ritzeln. Die separate Fertigung von Kronenrad und Ritzel eliminiert die Notwendigkeit für eine Paarung. Eine höhere Lebensdauer und verschleißfreie Nutzung, Übersetzungen bis i = 20, einfach einstellbare Dreifachsätze und eine Anordnung mit Achsversatz sind ebenfalls möglich..

Zu den Einsatzbereichen zählen Antriebe von Personen-Transportsystemen, Walzenverstellung bei Baumaschinen, Hinterachsantriebe bei Fahrzeugen, Schwenkeinrichtungen an Operationstischen, Winkelfräsköpfe und angetriebene Werkzeugsysteme.

Zahnrad Berechnung online – mega einfach!

11.01.2022 | GWJ Technology bietet Software für die Zahnradberechnung im Getriebe und Maschinenbau. Damit unterstützt der Berechnungsprofi aus Braunschweig Konstrukteure und Entwicklungsingenieure bei ihrer täglichen Arbeit. Hier finden Sie Weiterentwicklungen der webbasierten Berechnungssoftware eAssistant und der Getriebe Software TBK. 

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Konfigurator für ultrarobuste Kunststoff Zahnräder

17.10.2021 | Mit dem neuen Konfigurator von Igus können Zahnräder jetzt in nur 1 min online konfiguriert und direkt im Online-Shop bestellt werden. Die Zahnräder werden im 3D-Druckservice aus Iglidur I6 im SLS-Verfahren gedruckt. Der speziell für Zahnräder entwickelte Hochleistungskunststoff schlägt gefräste Zahnräder aus gängigen Materialen wie POM und PBT im Test.

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Kunststoff Kegelrad als wartungsfreie Alternative zum metallischen Zahnrad

05.10.2021 | Für den schmiermittelfreien Antrieb um die Ecke präsentiert Igus sein Kegelrad Portfolio aus zwei abriebfesten und langlebigen Hochleistungskunststoffen. Damit erhalten Anwender eine kostengünstige und wartungsfreie Alternative zum metallischen Zahnrad für das Übertragen von Kräften in einem Winkel von 90 Grad. 

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Polymer Zahnrad: gedruckt, gefräst oder gespritzt

04.03.2021 | Ein Kunststoff Zahnrad sorgt vom Kaffeevollautomaten bis zum Aktuator für die Kraftübertragung in unzähligen Geräten. Bislang hat Igus solch sein Zahnrad Porfolio aus einem Halbzeug mechanisch bearbeitet oder im 3D Druck hergestellt. Speziell für die Produktion von verschleißfesten und langlebigen Zahnrädern in Großserie bietet der Motion Plastics Spezialist jetzt auch die Herstellung im Spritzguss an. 

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Webinar zur Zahnrad Lebensdauerberechnung

31.08.2020 | Ein Zahnrad aus Tribo Kunststoffen bietet zahlreiche Vorteile: Im Gegensatz zum Metall Zahnrad ist es leicht, leise, selbstschmierend und wartungsarm. Doch stellt sich hier die Frage, welche Lasten ein Kunststoffzahnrad überhaupt über welchen Zeitraum aushält? Die Antworten darauf gibt Tom Krause, Leiter Additive Fertigung bei Igus. 

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Die leichte Alternative: Verzahnungsteile aus Kunststoff

14.02.2019 | Geringes Gewicht, Korrosionsbeständigkeit, hohe Laufruhe, minimaler Wartungsaufwand dank Selbstschmierung und nicht zuletzt ein gutes Preis-Leistungsverhältnis: Zahnräder aus Kunststoff bieten im Vergleich zu Stahl-Modellen zahlreiche Vorteile. Norelem hat nun zahlreiche Ausführungen in sein Sortiment aufgenommen, die sich dank der verwendeten Hochleistungs-Werkstoffe in verschiedenen industriellen Bereich einsetzen lassen.

Die Antriebselemente können Kraftübertragungs- und Positionieraufgaben im Maschinenbau und in der Automatisierungstechnik zuverlässig übernehmen. So gewährleisten Stirnzahnräder eine formschlüssige und schlupffreie Übertragung von Kräften mit wechselnder Drehrichtung, beispielsweise zum Heben und Senken von Maschinenelementen oder Lasten. Geradverzahnte Kunststoff-Stirnzahnräder mit 12 bis 150 Zähnen gibt es in Modul 0,5 bis 3.

Die Kombination aus Zahnstange und Stirnzahnrad setzt Dreh- in Linearbewegungen oder umgekehrt um. Das Sortiment umfasst Kunststoff-Modelle in Modul 0,5 bis 3 mit einer Standardlänge von 250 mm.

Kunststoff-Kegelräder in Modul 1 bis 3,5 stehen mit Übersetzungen von 1:1 bis 1:5 als Standardausführung zur Verfügung. Die Verzahnungsgröße wird in Modul m angegeben (Zahnmitte bis Zahnmitte / π). Sie werden vor allem für den Bau von Winkelgetrieben benötigt, die wiederum in Anwendungen mit hohen Untersetzungen und Drehmomenten sowie schnellen Bewegungen gefragt sind.

Alle Verzahnungsteile gibt es in Ausführungen aus dem Standardwerkstoff Polyacetal und dem Premium-Material Polyketon erhältlich. Während Polyacetal eine hohe Härte und einen niedrigem Reibungskoeffizient garantiert, bietet Polyketon eine wesentlich höhere Lebensdauer und eine optimale Leistungsübertragung. Auch die Anfälligkeit für Zahnbruch ist deutlich reduziert. Dafür sorgen die außergewöhnlich hohe Abriebfestigkeit sowie die sehr guten tribologischen Eigenschaften dieses Werkstoffes.

Bei normaler Beanspruchung sind beide Kunststoffe in einem Temperaturbereich von -40° bis +140 °C einsetzbar.

Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: GWJ, Igus, Norelem, Welter.

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