In unseren vorherigen Artikeln haben wir uns bereits mit den Unterschieden zwischen Stirnradgetriebemotoren als auch Planetengetriebemotoren. Lassen Sie sich heute von Annie auf eine Reise mitnehmen, bei der Sie die wichtigsten Punkte dreier gängiger Getriebetypen erkunden und das perfekte Getriebe für Ihre praktischen Anforderungen auswählen.
Stirnradgetriebe
Ein Stirnradgetriebe ist eine Art Zylinderrad, das sich durch parallele Achsen und gerade, parallel zur Achse verlaufende Zähne auszeichnet. Aufgrund dieser Konstruktion werden sie häufig zur Änderung von Geschwindigkeit und Drehmoment bestimmter Objekte sowie zur Übertragung, Drehmomentvervielfachung, Geschwindigkeitsverstärkung und Präzisionspositionierung innerhalb von Systemen eingesetzt. Ein Stirnradgetriebe, auch „Stirnradgetriebekopf“ genannt, ist ein weit verbreitetes mechanisches Gerät.
Die wichtigsten Merkmale eines Stirnradgetriebes
a. Moderates Drehmoment mit der Möglichkeit eines schlanken und leisen Designs.
b. Hoher Wirkungsgrad, der 91 % pro Stufe erreicht.
c. Die Eingangswelle und die Ausgangswelle können entweder entlang derselben Mittelachse ausgerichtet oder auf unterschiedlichen Mittelachsen positioniert sein.
d. Unterschiedliche Drehrichtung von An- und Abtrieb aufgrund unterschiedlicher Getriebestufen. Bei einer ungeraden Stufenzahl eines Stirnradgetriebes ist die Drehrichtung der Getriebeausgangswelle entgegengesetzt zur Motorausgangswelle.
Bei einer geraden Stufenzahl eines Stirnradgetriebes ist die Drehrichtung der Getriebeausgangswelle mit der der Motorausgangswelle identisch.
Effizienz des Stirnradgetriebes
Getriebe können aufgrund von Faktoren wie Zahneingriff und Lagerreibung mechanische Verluste verursachen. Stirnradgetriebe werden typischerweise mit einem Wirkungsgrad von 91 % berechnet. Das folgende Beispiel dient nur als Referenz, da der Wirkungsgrad je nach Bedingungen wie Drehmoment und Drehzahl des Gleichstrommotors variieren kann.
Am Beispiel eines Stirnradgetriebes mit 5-stufigem Zahneingriff lässt sich der Gesamtsystemwirkungsgrad mit der Formel berechnen: Wirkungsgrad(n) = 0.91 × 0.91 × 0.91 × 0.91 × 0.91 ≈ 0.624, also ca. 62.4 %.
Mikro-Planetengetriebe
Das Mini-Planetengetriebe, auch Mikro-Planetengetriebe oder Miniatur-Planetengetriebe genannt, ist ein weit verbreitetes Untersetzungsgetriebe. Es besteht aus Planetenrädern, einem Sonnenrad und einem Hohlrad. Seine Konstruktion umfasst Funktionen wie Kraftverteilung, Drehzahlreduzierung und Mehrfacheingriffe, um das Ausgangsdrehmoment, die Anpassungsfähigkeit und die Betriebseffizienz zu verbessern. Das Sonnenrad befindet sich typischerweise in der Mitte, während sich die Planetenräder darum drehen und das Drehmoment vom Sonnenrad erhalten. Das Hohlrad (Außengehäuse) greift in die Planetenräder ein.
Diese Getriebe können mit bürstenbehafteten Gleichstrommotoren, bürstenlosen Gleichstrommotoren, kernlosen Motoren und anderen Optionen kombiniert werden, um optimale Leistung zu erzielen.
Die wichtigsten Merkmale eines Planetengetriebes
a. Kann ein hohes Drehmoment übertragen.
b. Wirkungsgrad von ca. 79 % pro Stufe.
c. Eingang und Ausgang sind in der gleichen Mitte positioniert.
d. Die Drehrichtung der Abtriebswelle des Planetengetriebes ist unabhängig von der Getriebestufe dieselbe wie die der Abtriebswelle des Motors.
Bei INEED Electronics sind unsere Planetengetriebe sowohl in Kunststoff- als auch in Metallausführung erhältlich. Kunststoff-Planetengetriebe verfügen über eine oder mehrere Untersetzungsstufen mit Innenverzahnung und Gehäuse aus Kunststoff. Metallgetriebe hingegen bestehen aus drei oder vier ineinandergreifenden Zahnrädern pro Stufe. Unser Planetengetriebesortiment deckt vielfältige Anwendungsanforderungen ab und bietet optimale Getriebelösungen von robusten Metallausführungen bis hin zu leichten und flexiblen Kunststoffvarianten.
Vergleichen wir kurz die Unterschiede zwischen Planetengetrieben aus Kunststoff und Metall:
Kunststoff-Planetengetriebe | Metall-Planetengetriebe | |
| Vorteile | >Sowohl der Motorkörper als auch die Getriebe sind leichter. >Geräuscharm >Niedrigere Produktionskosten | >Höhere Präzision für mehr Effizienz. >Erhöhte Steifigkeit, geringeres Spiel. >Ermöglicht höhere Übersetzungsverhältnisse für Kompaktheit. |
| Nachteile | >Die geringere Festigkeit und Steifigkeit, zu einer verringerten Tragfähigkeit führen. | >Höherer Stückpreis |
Wirkungsgrad des Planetengetriebes
Ähnlich wie bei Stirnradgetrieben treten auch bei Planetengetrieben mechanische Verluste auf. Das folgende Beispiel dient lediglich als Referenz. Bei einem dreistufigen Planetengetriebe lässt sich der Gesamtwirkungsgrad wie folgt berechnen: Wirkungsgrad(n) = 3 × 0.79 × 0.79 ≈ 0.79, ca. 0.493 %.
Mikro-Schneckengetriebe
Eine besondere Bauform von Zahnrädern ist das Schneckengetriebe. Dabei sind die Zähne wie Gewindegänge einer Schraube um die Welle gewickelt. Das Zahnrad, das mit der Schnecke kämmt, wird Schneckenrad oder Schneckengetriebe genannt. Eine Getriebeanordnung aus Schnecke und Schneckenrad wird üblicherweise als Schneckengetriebe oder Schneckengetriebe bezeichnet.
Das Übersetzungsverhältnis eines Schneckengetriebes lässt sich mit der folgenden einfachen Formel ausdrücken: Übersetzungsverhältnis = Anzahl der Zähne am Schneckenrad / Anzahl der Gewindegänge auf der Schneckenwelle
Die Anzahl der Zähne des Schneckenrads gibt die Anzahl der Zähne auf dem Rad an, während die Anzahl der Gewindegänge auf der Schneckenwelle die Anzahl der Spiralgewindegänge pro Zoll (bzw. pro Millimeter) auf der Welle angibt. Dieses Übersetzungsverhältnis bestimmt das Verhältnis der Drehzahl- und Drehmomentänderung von der Eingangsbewegung (Schneckenwelle) zur Ausgangsbewegung (Schneckenrad). Wichtig zu beachten ist, dass Schneckengetriebe typischerweise in Anwendungen eingesetzt werden, die hohe Untersetzungsverhältnisse erfordern, da sie erhebliche Reduktionseffekte erzielen können.
Die Beziehung zwischen Getriebeausgangsdrehzahl, Drehmoment, Motordrehzahl und Drehmoment
a. Drehzahl des Getriebemotors = Motordrehzahl (U/min) / Übersetzungsverhältnis (Verhältnis)
b. Getriebeausgangsdrehmoment = Motorausgangsdrehmoment (Ts) × Übersetzungsverhältnis × Getriebeübertragungseffizienz (n)
Beispiel: Leerlaufdrehzahl des Motors: 14800 U/min, Anlaufdrehmoment (Ts) = 15 g.cm, mit einem Übersetzungsverhältnis von 100:1, Getriebeübertragungseffizienz: 60 %
Motordrehzahl (U/min) = 14800 / 100 = 148 U/min
Getriebeausgangsdrehmoment = 15 × 100 × 60 % = 900 g.cm
FAQ
Was ist der Unterschied zwischen einem Stirnradgetriebe und einem Planetengetriebe?
Im Allgemeinen ist das Stirnradgetriebe die einfachere und günstigere Wahl. Der Nachteil ist, dass Stirnradgetriebe höhere Reibungsverluste verursachen. Planetengetriebe sind komplexer aufgebaut. Sie bestehen aus einer Eingangswelle, die das zentrale (Sonnen-)Rad antreibt, welches wiederum das umgebende (Planeten-)Rad dreht. Diese Anordnung ermöglicht es jedem Planetenrad, das Drehmoment präzise synchron mit den anderen zu liefern. Der Nachteil ist, dass das Planetengetriebe hinsichtlich der mechanischen Leistung einen geringeren Wirkungsgrad als das Stirnradgetriebe aufweist.
Was ist der Unterschied zwischen einem Planetengetriebe und einem Stirnradgetriebe?
Höhere Drehmomentkapazität: Planetengetriebe eignen sich dank ihrer Konstruktion hervorragend für höhere Drehmomentbelastungen als Stirnradgetriebe. Die mehreren Planetenräder in einem Planetengetriebe verteilen die Last gleichmäßiger, was zu einer höheren Drehmomentkapazität als bei einem gleich großen Stirnradgetriebe führt.
