Stirnradgetriebe vs. Stirnradgetriebe: Unterschied und Vergleich

Key Take Away

1. Stirnräder sind einfache und effiziente Getriebe, die in Anwendungen von kleinen Geräten bis hin zu großen Industriemaschinen weit verbreitet sind.
2. Schrägverzahnungen sind gegenüber Stirnrädern weiterentwickelt und werden häufig in mechanischen Systemen verwendet.
3. Stirnräder sind im Betrieb laut, während Schrägräder leiser und vibrationsärmer arbeiten.

Was ist Stirnradgetriebe?

Stirnräder gehören zu den gebräuchlichsten, einfachsten und effizientesten Getrieben, die in Anwendungen von kleinen Geräten bis hin zu großen Industriemaschinen eingesetzt werden. Sie verfügen über ein einfaches Design, das eine einfache Herstellung und Wartung ermöglicht.

Bei der Konstruktion von Stirnrädern handelt es sich um zylindrische Scheiben mit geraden und parallel zur Zahnradachse verlaufenden Zähnen. Diese Zähne greifen in andere Stirnräder ein und übertragen Bewegung und Kraft. 

Stirnräder sind aufgrund ihres einfachen Herstellungsprozesses kostengünstig. Sie können hohe Traglasten bewältigen, was sie für viele Anwendungen zu einer wirtschaftlichen Wahl macht. Sie verfügen außerdem über Funktionen wie präzise Geschwindigkeitsregelung und gleichmäßige Bewegung, was sie praktisch für Anwendungen macht, die eine gleichmäßige Rotationsbewegung erfordern.

Allerdings haben Stirnradgetriebe auch einige Nachteile. Sie können während des Betriebs laut sein, was zu höheren Vibrationspegeln führt. Ein weiterer Nachteil ist die durch den Kontakt zwischen den Zähnen verursachte Belastung, die mit der Zeit zu potenziellem Verschleiß führen kann.

Was ist ein Stirnradgetriebe?

Schrägverzahnungen sind gegenüber Stirnrädern wesentliche Getriebe und bieten mehrere einzigartige Vorteile. Sie werden häufig in mechanischen Systemen verwendet.

Die Zähne von Schrägverzahnungen sind nicht gerade wie die von Stirnrädern. Stattdessen sind sie schräg geschnitten und bilden eine Spirale um den Umfang des Zahnrads. Durch diese Konstruktion können die Zähne schrittweise ineinandergreifen, was zu einem sanfteren und leiseren Betrieb als bei Stirnrädern führt.

Schrägverzahnungen bieten erhebliche Vorteile, z. B. die Fähigkeit, höhere Lasten zu bewältigen und gleichzeitig eine gleichmäßige Bewegung beizubehalten. Die Schrägverzahnung sorgt für einen erhöhten Oberflächenkontakt und verteilt die Belastung gleichmäßig auf die Zahnradzähne. Diese Eigenschaft erhöht ihre Tragfähigkeit und reduziert die bei Stirnrädern üblichen Spannungskonzentrationen. Sie können auch Kraft zwischen nicht parallelen Wellen übertragen und bieten so mehr Flexibilität bei der Anordnung mechanischer Komponenten.

Ein wesentlicher Nachteil von Schrägverzahnungen sind jedoch ihre Produktionskosten. Ihr Herstellungsprozess ist komplexer als der von Stirnrädern, was die Produktionskosten erhöhen kann. Dennoch eignen sie sich aufgrund ihrer Vielseitigkeit für verschiedene Anwendungen, darunter Automobilgetriebe, Industriemaschinen und Schwermaschinen. 

Unterschied zwischen Stirnrad und Schrägzahnrad

1. Die Zähne von Stirnrädern sind gerade und parallel zur Zahnradachse, während die Zähne von Schrägverzahnungen schräg geschnitten sind und eine Helixform um den Zahnradumfang bilden.
2. Stirnräder sind aufgrund des direkten Zahneingriffs im Betrieb laut, während Schrägverzahnungen aufgrund des allmählichen Zahneingriffs leiser und vibrationsärmer arbeiten.
3. Stirnräder sind aufgrund der höheren Reibung zwischen den Zähnen beim Eingriff weniger effizient, wohingegen Schrägverzahnungen einen hohen Wirkungsgrad bieten, insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten, da sie Reibung und Rissbildung reduzieren.
4. Stirnräder eignen sich für Anwendungen mit mittlerer Belastung, während Schrägverzahnungen höhere Belastungen bewältigen können und in Hochleistungsanwendungen eingesetzt werden.
5. Stirnräder eignen sich am besten für Konfigurationen mit parallelen Wellen, während Schrägverzahnungen für Konfigurationen mit parallelen und nicht parallelen Wellen verwendet werden können.

Vergleich zwischen Stirnrad und Stirnradgetriebe

Vergleichsparameter	Stirnradgetriebe	Helical Gear
Zahnorientierung	Gerade und parallel zur Getriebeachse	Schneiden Sie schräg und formen Sie eine Helixform um den Umfang des Zahnrads
Lärm	Laut während des Betriebs	Leiserer Betrieb mit reduzierter Vibration
Wirkungsgrad	Weniger	Mehr
Anwendungen	Geeignet für Anwendungen mit mittlerer Belastung	Kann höhere Lasten und anspruchsvolle Anwendungen bewältigen
Getriebeanordnung	Parallele Wellenkonfigurationen	Sowohl parallele als auch nicht parallele Wellenkonfigurationen

Literaturhinweise

1. https://asmedigitalcollection.asme.org/manufacturingscience/article-abstract/92/2/504/427379
2. https://wwwhttps://arc.aiaa.org/doi/pdf/10.2514/6.1994-3366.