Gerades Kegelrad vs. Spiralkegelrad: Unterschied und Vergleich

Key Take Away

1. Gerade Kegelräder sind Kegelräder mit geraden Zähnen, die direkt über die Stirnfläche des Zahnrads geschnitten sind.
2. Spiralkegelräder sind Kegelräder mit gebogenen Zähnen.
3. Gerade Kegelräder werden üblicherweise bei geringen bis mittleren Anforderungen an die Kraftübertragung eingesetzt. Im Gegensatz dazu werden Spiralkegelräder in Hochleistungsanwendungen wie Automobildifferenzialen, Flugzeugmotoren und Industriemaschinen eingesetzt.

Was ist ein gerades Kegelradgetriebe?

Gerade Kegelräder sind Kegelräder mit geraden Zähnen, die direkt über die Stirnfläche des Zahnrads geschnitten sind. Sie haben eine konische Form und ihre Achsen schneiden sich im rechten Winkel. Sie werden häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen die Drehrichtung der Eingangs- und Ausgangswellen in einem 90-Grad-Winkel geändert werden muss. Sie sind für ihre Einfachheit und Kosteneffizienz bekannt.

Gerade Kegelräder sind relativ einfacher herzustellen und haben ein festes Übersetzungsverhältnis, was bedeutet, dass sich die Abtriebswellen mit der gleichen Geschwindigkeit, aber in entgegengesetzte Richtungen drehen. Sie werden häufig in verschiedenen mechanischen Systemen verwendet, um Kraft und Bewegung zwischen sich kreuzenden Wellen im rechten Winkel zu übertragen. Sie werden häufig in Automobildifferenzialen, Schiffsanwendungen und anderen Industriemaschinen eingesetzt.

Eine wesentliche Einschränkung stellt die Anfälligkeit von Kegelrädern gegenüber Geräuschen und Vibrationen dar. Wenn sich die Zahnräder drehen, verändert sich der Kontakt zwischen ihren Zähnen, was zu Stoßkräften und einem erhöhten Geräuschpegel führt.

Was ist ein Spiralkegelrad?

Spiralkegelräder sind ebenfalls Kegelräder mit gebogenen Zähnen. Die Zähne sind in einem spiralförmigen Muster geschnitten, sodass sie sich allmählich ein- und ausrasten lassen, was zu einem sanfteren und leiseren Betrieb führt. Sie sind darauf ausgelegt, höhere Belastungen zu bewältigen, die Kraft effizienter zu übertragen und einen besseren Kontakt zwischen den Zähnen zu gewährleisten. Sie werden in Hochleistungsanwendungen wie Automobildifferentialen, Elektrowerkzeugen, Industriemaschinen und der Luft- und Raumfahrt eingesetzt.

Diese Getriebe bieten mehrere Vorteile, wie einen sanfteren Betrieb, eine höhere Belastbarkeit sowie weniger Lärm und Vibrationen. Das einzigartige Design der Spiralkegelräder ermöglicht mehrere Zahnkontaktpunkte während der Drehung, was zu einer besseren Lastverteilung und einer verbesserten Übertragungseffizienz führt.

Bei Spiralkegelrädern sind die Zähne in einem Winkel zur Zahnradachse ausgerichtet und krümmen sich allmählich von der Außenkante zum Innenkern. Diese spiralförmige Anordnung trägt dazu bei, die Kontaktlast entlang der Zahnoberfläche zu verteilen, wodurch die Spannungskonzentration reduziert und die Gesamthaltbarkeit verbessert wird. Sie werden auch in Hubschraubergetrieben, Automobildifferenzialen und Hochleistungsgetrieben eingesetzt.

Unterschied zwischen geradem Kegelrad und spiralförmigem Kegelrad

1. Die Zähne von geraden Zahnrädern sind parallel zur Zahnradachse ausgerichtet, was zu einem einfachen und geradverzahnten Design führt. Im Gegensatz dazu sind die Zähne von Spiralkegelrädern gebogen und spiralförmig, was einen sanfteren Eingriff und eine geringere Geräuschentwicklung während des Betriebs ermöglicht.
2. Gerade Zahnräder sind weniger effizient als Spiralkegelräder, was einen höheren Wirkungsgrad und eine bessere Tragfähigkeit bietet.
3. Gerade Kegelräder erzeugen aufgrund des Punktkontaktmusters mehr Geräusche und Vibrationen, während Spiralkegelräder aufgrund einer größeren Kontaktfläche und eines sanfteren Zahneingriffs weniger Geräusche und Vibrationen erzeugen.
4. Gerade Kegelräder werden üblicherweise bei niedrigen bis mittleren Leistungsübertragungsanforderungen verwendet. Im Gegensatz dazu werden Spiralkegelräder in Hochleistungsanwendungen wie Automobildifferenzialen, Flugzeugmotoren und Industriemaschinen eingesetzt.
5. Gerade Kegelräder haben ein Punkttragmuster, während Spiralkegelräder ein Linientragmuster haben.

Vergleich zwischen geradem Kegelrad und spiralförmigem Kegelrad

Vergleichsparameter	Gerades Kegelrad	Spiralkegelrad
Zahnanordnung	Parallel zur Getriebeachse	Gebogen und spiralförmig
Wirkungsgrad	Weniger	Hoch
Lärm und Vibration	Mehr	Weniger
Anwendungen	Wird in Anwendungen mit geringen bis mittleren Anforderungen an die Kraftübertragung verwendet	Wird in Hochleistungsanwendungen wie Automobildifferenzialen, Flugzeugmotoren und Industriemaschinen eingesetzt
Kontaktmuster	Points	Line

Literaturhinweise

1. https://asmedigitalcollection.asme.org/mechanicaldesign/article-abstract/109/4/443/435101
2. https://citeseerx.ist.psu.edu/document?repid=rep1&type=pdf&doi=3d50fd9a33d00db36c3b87b901714a573a7a81c7