Getriebeuntersetzung

Getriebeuntersetzung. Ein Begriff, der vielen vertraut ist, aber was bedeutet er eigentlich?

Oberflächlich betrachtet mag es den Anschein haben, dass die Anzahl oder Größe der Zahnräder „reduziert“ wird, was auch teilweise stimmt. Wenn bei einer rotierenden Maschine wie einem Motor oder einem Elektromotor die Ausgangsdrehzahl verringert und/oder das Drehmoment erhöht werden muss, werden üblicherweise Zahnräder eingesetzt, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Die „Untersetzung“ eines Getriebes bezieht sich speziell auf die Drehzahl der rotierenden Maschine; die Drehzahl der rotierenden Maschine wird durch ein Übersetzungsverhältnis von mehr als 1:1 „reduziert“. Ein Übersetzungsverhältnis größer als 1:1 wird erreicht, wenn ein kleineres Zahnrad (reduzierte Größe) mit weniger Zähnen in ein größeres Zahnrad mit mehr Zähnen eingreift und dieses antreibt.

Die Getriebeuntersetzung hat den gegenteiligen Effekt auf das Drehmoment. Das Ausgangsdrehmoment der rotierenden Maschine wird durch Multiplikation des Drehmoments mit der Getriebeübersetzung erhöht, abzüglich einiger Wirkungsgradverluste.

Während in vielen Anwendungen die Getriebeuntersetzung die Drehzahl verringert und das Drehmoment erhöht, wird in anderen Anwendungen die Getriebeuntersetzung zur Erhöhung der Drehzahl und zur Verringerung des Drehmoments eingesetzt. Generatoren in Windkraftanlagen nutzen die Getriebeuntersetzung auf diese Weise, um eine relativ langsame Drehzahl der Turbinenblätter in eine hohe Drehzahl umzuwandeln, mit der Strom erzeugt werden kann. Bei diesen Anwendungen werden Getriebe verwendet, die anders zusammengesetzt sind als bei Anwendungen, die die Drehzahl verringern und das Drehmoment erhöhen.

Wie wird die Untersetzung erreicht? Viele Getriebetypen sind in der Lage, eine Untersetzung zu erreichen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Parallelwellen-, Planeten- und Schneckengetriebe. Bei Parallelwellengetrieben (oder Untersetzungsgetrieben) greift ein Ritzel mit einer bestimmten Anzahl von Zähnen in ein größeres Zahnrad mit einer höheren Anzahl von Zähnen ein und treibt es an. Die „Untersetzung“ oder das Übersetzungsverhältnis wird berechnet, indem die Anzahl der Zähne des großen Zahnrads durch die Anzahl der Zähne des kleinen Zahnrads geteilt wird. Wenn beispielsweise ein Elektromotor ein Ritzel mit 13 Zähnen antreibt, das in ein Zahnrad mit 65 Zähnen eingreift, ergibt sich eine Untersetzung von 5:1 (65 / 13 = 5). Beträgt die Drehzahl des Elektromotors 3.450 U/min, reduziert das Getriebe diese Drehzahl um das Fünffache auf 690 U/min. Wenn das Motordrehmoment 10 lb-in beträgt, erhöht das Getriebe dieses Drehmoment um das Fünffache auf 50 lb-in (bevor die Wirkungsgradverluste des Getriebes abgezogen werden).

Parallelwellengetriebe enthalten oft mehrere Radsätze, wodurch die Untersetzung erhöht wird. Die Gesamtübersetzung wird durch Multiplikation der einzelnen Übersetzungsverhältnisse der einzelnen Getriebestufen ermittelt. Wenn ein Getriebe 3:1, 4:1 und 5:1 Radsätze enthält, beträgt die Gesamtübersetzung 60:1 (3 x 4 x 5 = 60). In unserem obigen Beispiel würde die Drehzahl des Elektromotors von 3.450 U/min bei Verwendung eines 60:1-Getriebes auf 57,5 U/min reduziert. Das Drehmoment des Elektromotors von 10 lb-in würde sich auf 600 lb-in erhöhen (vor Wirkungsgradverlusten).

Wenn ein Ritzel und sein Gegenrad die gleiche Anzahl von Zähnen haben, findet keine Untersetzung statt und das Übersetzungsverhältnis ist 1:1. Das Rad wird als Leerlaufrad bezeichnet und seine Hauptfunktion ist die Änderung der Drehrichtung und nicht die Verringerung der Drehzahl oder die Erhöhung des Drehmoments.

Die Berechnung des Übersetzungsverhältnisses in einem Planetengetriebe ist weniger intuitiv, da es von der Anzahl der Zähne der Sonnen- und Hohlräder abhängt. Die Planetenräder dienen als Zwischenräder und haben keinen Einfluss auf das Übersetzungsverhältnis. Das Übersetzungsverhältnis eines Planetengetriebes ergibt sich aus der Summe der Zähnezahl von Sonnen- und Hohlrad geteilt durch die Zähnezahl des Sonnenrades. Ein Planetenradsatz mit einem Sonnenrad mit 12 Zähnen und einem Hohlrad mit 72 Zähnen hat zum Beispiel ein Übersetzungsverhältnis von 7:1 (/12 = 7). Planetenradsätze können Übersetzungen von etwa 3:1 bis etwa 11:1 erreichen. Wenn mehr Untersetzung benötigt wird, können zusätzliche Planetenstufen verwendet werden.

Die Untersetzung in einem rechtwinkligen Schneckengetriebe ist abhängig von der Anzahl der Gewinde oder „Anfänge“ auf der Schnecke und der Anzahl der Zähne auf dem dazugehörigen Schneckenrad. Hat die Schnecke zwei Anfänge und das Schneckenrad 50 Zähne, so ergibt sich ein Übersetzungsverhältnis von 25:1 (50 / 2 = 25).

Wenn eine rotierende Maschine, wie z. B. ein Motor oder ein Elektromotor, nicht die gewünschte Ausgangsdrehzahl oder das gewünschte Drehmoment liefern kann, kann ein Untersetzungsgetriebe eine gute Lösung sein. Parallelwellen-, Planeten- und rechtwinklige Schneckengetriebe sind gängige Getriebetypen zur Erzielung einer Untersetzung. Wenden Sie sich noch heute mit allen Fragen zur Untersetzung an Groschopp.