Kunststoffzahnräder für spielfreie Getriebe einsetzen

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Um eine stabile Verzahnung zu erreichen, sollten die Kunststoffzähne mit einer positiven Profilverschiebung etwa zwischen x=+0,5 und +1 ausgeführt werden. Wird gleichzeitig ein großer Schrägungswinkel β vorgesehen und eine große Zahnbreite im Bereich von 8 bis 10 x Modul, so erhält man mehrere tragende Zähne und kann relativ große Momente übertragen. Beim wesentlich stabileren Metallrad kann entweder Nullverzahnung oder negative Profilverschiebung ausgeführt werden, sodass V-Null Getriebe möglich sind.

Spielfreie Verzahnungen in der Praxis: kein Spiel, kein Umkehrschlag

Das Kegelradgetriebe (Bild 1, oben) ist der Antrieb eines Kurbeltriebs. Oszillierende Rückstellmomente zwingen das Kegelradgetriebe spielfrei zu gestalten.

Der Kurbeltrieb treibt das Stirnradpaar (Bild 1, unten) mit 1500 min-1 hin und her schwingend an. Der Schwingwinkel beträgt 120°. Das Alurad wird mit Schwingwinkel 240° getrieben und treibt einen Mechanismus mit einer relativ großen angehängten Masse.

Das Getriebe läuft sehr geräuscharm: kein Spiel, kein Umkehrschlag. Die entstehende Wärmedehnung wird ausgeglichen durch die Federung.

Weitere Anwendungsbereiche für spielfreie Verzahnungen sind Getriebe, die oszillierende Elemente antreiben, Getriebe mit genauer Übertragung des Drehwinkels (Messverzahnungen) oder solche, die Drehschwingungen übertragen.

In vielen Einsatzfällen sind auch Verzahnungen mit geringeren Qualitäten verwendbar. Zudem lassen sich Verzahnungen fertigt gießen statt zerspanen.

Kunststoffzahnräder mit geringem Temperaturausdehnungskoeffizient

Die Kunststoffzahnräder können beispielsweise aus PA 12G hergestellt werden. Dieser Werkstoff lässt sich drucklos gießen. Damit ist Trockenlauf problemlos möglich. Zudem besitzt er eine sehr geringe Wasseraufnahme sowie einen sehr kleinen Temperaturausdehnungskoeffizienten. Besonders vorteilhaft ist es Metallnaben direkt ein zu gießen.

Mit PA12G ist es möglich, Getriebe ohne jegliches Verdrehwinkelspiel herzustellen. Der Einsatzbereich ist auf mittlere Belastungen, Aussetzbetrieb mit einer ED von etwa 50 Prozent und einem niedrigen Temperaturbereich beschränkt.

Anwendungen im allgemeinen Maschinenbau, Getriebebau, der Antriebstechnik, dem Lebens-mittel- Medizin- Druck- Papier- Textilmaschinenbau, usw. sind möglich. Aber auch für die Uhren- und Spielwarenindustrie eignen sich solche spielfreien Verzahnungen. (mi)

* Hans-Erich Maul ist Konstruktionsleiter bei Maul Konstruktionen in Aachen

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