Schneckenräder

Die Berechnung ist für den Entwurf der Geometrie und der Festigkeit und zur Kontrolle der Schneckenräder bestimmt. Das Programm löst folgende Aufgaben.

  1. Berechnung der Verzahnungsmaße.
  2. Automatischer Entwurf der Übersetzung mit einem Minimum an Eingangsforderungen.
  3. Entwurf für gegebene Sicherheitskoeffiziente.
  4. Berechnung der entsprechenden Lösungstabellen.
  5. Berechnung der kompletten geometrischen Parameter.
  6. Berechnung der Festigkeitsparameter, Sicherheitskontrolle.
  7. Entwurf der Verzahnung für den genauen Achsabstand.
  8. Ergänzende Berechnungen (Erwärmung, Wellenentwurf).
  9. Unterstützung der 2D- und 3D CAD-Systeme.

Die Berechnungen verwenden Verfahren, Algorithmen und Angaben aus Normen ANSI, ISO, DIN, BS und aus der Fachliteratur.

Normenverzeichnis: ANSI/AGMA 6022-C93 (Revision of AGMA 341.02), ANSI/AGMA 6034-B92 (Revision of ANSI/AGMA 6034-A87), DIN 3996, DIN 3975-1, DIN 3975-2

Tipp: Bei der Auswahl eines geeigneten Getriebetyps kann Ihnen das Vergleichsdokument behilflich sein Entscheidungstafel für die Getriebetypenauswahl.

Steuerung, Struktur und Syntax der Berechnungen.

Die Informationen über die Syntax und die Bedienung der Berechnung finden Sie im Dokument "Steuerung, Struktur und Syntax der Berechnungen".

Projektinformationen.

Die Informationen über den Zweck, die Anwendung und die Bedienung des Absatzes "Projektinformation " finden Sie im Dokument "Projektinformationen".

Theorie

Anwendung

Die Schneckenräder (globoid) können große Leistungen übertragen, üblich 50 bis 100 kW (optimal 0.04kW-120kW, extrem 1000 kW); sie sind in der Lage, in einer Stufe hohe Übersetzungsverhältnisse i = 5 bis 100 zu realisieren, (bei kinematischen Übersetzungen bis i=1000). Sie haben dabei kleine Maße, ein niedriges Gewicht und sind in der Bauweise in sich abgeschlossenen (kompakt). Sie zeichnen sich durch einen ruhigen und leisen Lauf aus und können als eine selbsthemmende Übersetzung entworfen werden.

Ungünstig ist ein großer Schlupf in der Verzahnung, der eine größere Verlustleistung durch Reibung verursacht, und dadurch auch ein niedrigeres Wirkungsgrad der Übersetzung; das Bestreben um eine Verbesserung zwingt zum Einsatz von mangelnden Nichteisenmetallen für die Schneckenräderkränze. Die Herstellung einer Verzahnung ist anspruchsvoller und teuerer und ihre Lebensdauer ist wegen des Verschleißes niedriger als die bei den Wälzrädern.

Sie werden als Leistungsübersetzungen eingesetzt - für Mischmaschinen, Karusselldrehmaschinen, Fahrzeuge und Hebezeuge, Textilmaschinen, Pressen, Fördereinrichtungen, Scheren, Trommeln, Aufzüge, Schiffsschraubenantriebe, Hobelmaschinen, Werkzeugmaschinen, Kraftfahrzeuge...

In dieser Berechnung werden die am meisten benutzten Räder mit einer Zylinderschnecke und einem Globoidrad gelöst.

Geometrie

Die Schneckenräder sind ein Sonderfall der Schraubenradgetriebe mit einem Achsenwinkel von 90° und mit einer niedrigen Zahnanzahl am Ritzel/Schnecke (meistens von z1=1-4). Es wird dabei je nach der Form unterschieden:

  1. Wälzrad / Wälzschnecke (kinematisch, kraftlose Übersetzungen, kleine Drehmomente, Handantrieb, Stellmechanismen, punktartige Zahnberührung, billige Produktion)
  2. Wälzschnecke / Globoidrad - meistens (Kraftübersetzungen, kompakte Bauweise, Aufteilung entsprechend der Form der Wälzschnecke - siehe weiter)
  3. Globoidschnecke / Wälzrad (wird nicht benutzt)
  4. Das Rad sowie die Schnecke in Globoidform (hohe Leistungen, kompakte Bauweise, Spezialproduktion, die beste Qualität, ein hoher Preis)

Typen der Wälzschnecken:

Bemerkung: Die Wahl des Schneckentyps hängt vor allem von den Herstellungsmöglichkeiten und der Anwendung der Übersetzung ab. Detaillierte Informationen finden Sie in der Fach- und in Firmenliteratur.

Verwendete Formeln (Berechnung der Geometrie)

Die für die Berechnung der Geometrie verwendeten Formeln sind in diesem Absatz aufgeführt.

1-Achschnitt (mx,ax,sx,ex) , 2-Normalschnitt (mn,an,sn,en), 3-Stirnschnitt der Schnecke

Parameter des Grundprofils einer Schnecke: m (DP für die Berechnung in Zoll), a,ha*,c*,rf*. Für die Spiralverzahnung ZA werden das Modul und der Eingriffswinkel im Achsschnitt gewählt, für die allgemeinen Verzahnungen ZN,ZI,ZK,ZH werden das Modul und der Eingriffswinkel im Normalschnitt gewählt.

Die Parameter der Schnecke und des Schneckenrades: z1, z2, x1=0, x2=x

  1. Übersetzungsverhältnis
    i=z1 / z2
  2. Teilungsdurchmesser
    ZA: d1=mx z1 / tan(g) = q • mx; d2=mx • z2
    ZN: d1=mn z1 / tan(g) = q • mn; d2=mn • z2
  3. Wälzdurchmesser
    ZA: dw1=d1+2 • x • mx; dw2=d2
    ZN: dw1=d1+2 • x • mn; dw2=d2
  4. Ersatzdurchmesser: dwe2=2 • a - d2
  5. Mittlerer Durchmesser: DIN (10): dm1=2 • a - dm2;   (11) dm1=q • mx
  6. Kopfdurchmesser
    ZA: da1=d1 + 2 • ha* • mx; da2=d2 + 2 • (ha* + x) • mx; dae2 = da2 + 2 • v • mx
    ZN: da1=d1 + 2 • ha* • mn; da2=d2 + 2 • (ha* + x) • mn; dae2 = da2 + 2 • v • mn
  7. Fußdurchmesser
    ZA: df1=d1 - 2 • (ha* + c*) • mx; df2=d2 - 2 • (ha* + c* - x) • mx

    ZN: df1=d1 - 2 • (ha* + c*) • mn; df2=d2 - 2 • (ha* + c* - x) • mn

  8. Kopfhöhe der Zähne
    ZA: ha1=ha* • mx; ha2=(ha* + x) • mx
    ZN: ha1=ha* • mn; ha2=(ha* + x) • mn
  9. Fußhöhe der Zähne
    ZA: hf1=(ha* + c*) • mx; hf2=(ha* + c* - x) • mx
    ZN: hf1=(ha* + c*) • mn; hf2=(ha* + c* - x) • mn
  10. Steigungswinkel
    ZA: tan(g)=mx • z1 / d1 = z1 / q
    ZN: tan
    (g)=mx • z1 / d1 = z1 / q
  11. Zahndicke, Zahnspaltbreite
    ZA: sx1=ex1=0.5 • p • mx; sn1=en1=0.5 • p • mx • cos(g);
          sx2=0.5 p • mx + 2 • x • mx • tan(ax); ex2=0.5 p • mx - 2 • x • mx • tan(ax); sn2=sx2 • cos(g); en2=ex2 • cos(g)
    ZN: sn1=en1=0.5 • p • mn; sx1=ex1=0.5 • p • mn / cos(g)
          sn2=0.5 p • mn + 2 • x • mn • tan(an); en2=0.5 p • mn - 2 • x • mn • tan(an); sx2=sn2 / cos(g); ex2=en2 / cos(g)
  12. Verzahnungslänge der Schnecke
    ČSN(ZA): [z1<4] L=(11 + 0.06 • z2) • mx; [z1>=4] L=(11 + 0.09 • z2) • mx
    ČSN(ZN): [z1<4] L=(11 + 0.06 • z2) • mn; [z1>=4] L=(11 + 0.09 • z2) • mn
    DIN (40): L=((de2 / 2)^2 -(a - da1 / 2)^2)^0.5
  13. Radbreite des Schneckenrades
    ČSN: [z1<4] b2=0.75 • (1 + 2 / q) • d1; [z1>=4] b2=0.67 • (1 + 2 / q) • d1
    DIN: b2<=b2max=2*((dm1/2)^2-(a-de2/2)^2)^0.5
  14. Achsabstand
    ČSN(ZA): a=0.5 • (d1 + d2) + x • mx; a=0.5 • mx • (q + z2 + 2 • x)
    ČSN(ZN): a=0.5 • (d1 + d2) + x • mn; a=0.5 • mx • (q + z2 / cos
    (g) + 2 • x)
    DIN: a=(dm1 + dm2) / 2; a = (dwe1 + d2) / 2
Bemerkung: Im Absatz [12] ist die Berechnung der Abmessungen nach AGMA 6022-C93 angeführt. Da der Entwurf der Schneckenräder ein ziemlich großes Spiel erlaubt, können einige Maßparameter in beiden Berechnungen abweichend sein, weil jede Norm die Wahl von bestimmten Parametern anders empfehlen kann. Es handelt sich vor allem um die Parameter des Zahnprofils [3.0] und Parameter des Schneckendurchmessers [4.11].

Kraftverhältnisse.

Für die Berechnung der in der Verzahnung entstehenden Kräfte werden folgende Formeln verwendet.

Ftm1=2000 • T2 / (dm1 hges • z1 / z1) = -Fxm2
Ftm2=2000 • T2 / dm2 =-Fxm1
Frm1 = -Frm2 = Ftm1 tan(a) / sin(g + r)
Fr1 = (Ftm1^2 + Frm1^2)^0.5
Fr2 = (Ftm2^2 + Frm2^2)^0.5

Das Wirkungsgrad der Schneckenübersetzung.

Die Gesamtverlustleistung im Schneckengetriebe kann auf die Verlustleistungen in der Verzahnung, in den Lagern und Dichtungen unterteilt werden. Die mit einem eventuellen Schmiersystem und einer Kühlung der Übersetzung verbundenen Verluste werden in der Berechnung nicht betrachtet. Das Verzahnungswirkungsgrad ist wie das Verhältnis des antreibenden Glieds und des Antriebsglieds definiert und ist unterschiedlich im Falle, wenn das Antriebsglied die Schnecke (Index 1) und oder das Rad (Index 2) sind.

Das Antriebsglied ist die Schnecke

Der Räderwirkungsgrad hz = tan(g) / tan(g + rz)

wo:
g
... Steigungswinkel
r...Reibungswinkel r=atan(m)

Mit wachsendem Steigungswinkel (beim gegebenen Reibungswinkel) steigt der Wirkungsgrad zuerst schnell, geht in eine flache Kurve über und sinkt wieder schnell ab (siehe Abbildung).

Der Kurvengipfel befindet sich inmitten des Intervalls [0; 90-r] und der theoretisch maximale Wirkungsgrad des Schneckengetriebes wird dann mit der folgenden Beziehung zum Ausdruck gebracht:

hmax =  tan(45-r/2) / tan(45+r/2)

An der vertikalen Achse ist der Verzahnungswirkungsgrad, an der horizontalen Achse ist der Steigungswinkel und die einzelnen Kurven sind für verschiedene Reibungskoeffizienten.

In der Praxis wird der Steigungswinkel für die Schnecke ZA bis 10°, für allgemeine Schnecken ZN, ZI bis zum Wert von 20-25° verwendet, und zwar vor allem aus Fertigungsgründen. Das Bestreben um einen wo möglich größten Wirkungsgrad, führt dann zur Anwendung von höheren Steigungswinkeln, was durch eine Senkung des Schneckendurchmessers und durch den Einsatz von mehrgängigen Schnecken erreichbar ist.

Das Antriebsglied ist das Rad

Bei Kraftübersetzungen wird diese konstruktive Anordnung praktisch nicht benutzt.

Das Verzahnungswirkungsgrad: hz = P1 / P2 = tan(g - r) / tan(g)

Selbsthemmung

Wichtig ist jedoch in diesem Fall der Schnittpunkt der Kurve mit der horizontalen Achse (rot gekennzeichnet), der den Grenzwert der Selbsthemmung definiert, was in dem Fall besteht, wenn es nicht möglich ist die Räder durch ein noch so großes, auf das Schneckenrad wirkendes Moment in Bewegung zu setzen (es wird zum Beispiel bei Hebemechanismen benutzt). Die Selbsthemmungsgrenze wird in dem Moment erreicht, wenn der Steigungswinkel dem Reibungswinkel gleich wird.

In der Praxis wird minimal unterschieden:

Reibungskoeffizient

Der Reibungskoeffizient beeinflusst den Wirkungsgrad der Übersetzung am meisten. Er ist abhängig von einer ganzen Reihe von Parametern (Werkstoff, Oberfläche, Schmierstoffe, Geschwindigkeit, Größe). Er wird nach der Formel berechnet:

mzm = m0T • YS • YG • YW • YR; Berechnung der Zeile [6.1-6.7]

Gesamtwirkungsgrad

In die Berechnung des Gesamtwirkungsgrades sind dann die Verlustleistungen in der Lagerung, Dichtung und beim Leerlauf einbezogen und es wird nach der Formel berechnet:

hges = Pw2 / (Pw2 + PV), wo PV die Gesamtverlustleistung ist; Berechnung der Zeile [6.9-6.15]

Verschleißtragfähigkeit SW

Beim Lauf der Räder kommt es zu einem Abtragverlust des Werkstoffs, was bedeutet, dass die Verminderung der Zahndicke eintritt. Dadurch leidet vor allem die Zahnflanke des Werkstoffs mit einer niedrigeren Härte (in der Regel das Rad). In den letzten Jahren wurde eine Reihe von Testen mit verschiedenen Werkstoffen, Maßen und Öltypen mit einem typischen Ergebnis vorgenommen - siehe Abbildung.

Beispiel einer Abtragskurve in Abhängigkeit vom Drehmoment für:

Schnecke: 16MnCr5E; Rad: CuSn12Ni-GZ; a=160mm; n1=500; i=20

Kurven:
Mineralöl: a) n40=220 [mm2/s]; b) n40=460 [mm2/s]; c) n40=680 [mm2/s]
Synthetisches Öl: d) EO:PO=0:1

Aus den Ergebnissen wird deutlich, dass die Verwendung von synthetischen Ölen wesentlich den Verschleiß verringert. Die Ölviskosität hat einen Einfluss lediglich bei Mineralölen damit, dass mit einer niedrigen Viskosität der Verschleiß wesentlich ansteigt.

Der Verschleiß der Zahnflanke des Rades dWn ist funktionell:

Grenzwert des Flankenabtrags dWlimn.

Der genehmigte Verschleiß des Schneckenrades dWlimn hängt vor allem von der Einrichtung ab, in welcher die Schneckenübersetzung angewandt wurde. Er kann zum Beispiel durch das maximale Spiel in der Verzahnung bestimmt werden. Jedenfalls wird der Grenzwert des Verschleißes an der Grenze der Zahnspitzigkeit erreicht. Wenn keine konkreten Bedingungen vereinbart/festgelegt sind, wird in der Regel angenommen

dWlimn=0.3 mx cos(gm), Zeilenberechnung [7.18]

Der Verschleißgrenzwert befindet sich in einer Zelle, der übliche Wert wird nach dem Abhaken des Abhakfeldes automatisch ausgefüllt.

Verschleißsicherheit SW.

SW = dWlimn / dWn ≥ SWmin (SWmin=1.1)

Es ist möglich sie zu beeinflussen (erhöhen) durch die Wahl einer niedrigeren verlangten Lebensdauer [2.12], durch die Wahl eines Öls mit höherer Qualität, Wahl einer höheren Viskosität [2.7,2.8] und selbstverständlich durch die Wahl der geometrischen Parameter.

Grübchentragfähigkeit (DIN 3996)

Durch eine pulsierende Belastung der Zahnflanke und Einwirkung der Gleitreibungskräfte entstehen auf der Zahnoberfläche Müdigkeitsrisse. In diese Risse gelangt das Öl und durch die Wirkung der hydrostatischen Kräfte kommt es zum Herausreißen von Oberflächenpartikeln und zu einer Grübchenbildung. Die nachfolgende Graphik bietet einen Einblick in die Entstehung von Grübchen als eine Funktion der Lastspielzahlen und des Achsabstandes. Die Formel für die Berechnung der Grübchen basiert auf einer Reihe von Testergebnissen und auf Betriebserfahrungen.

Ein Beispiel der Entstehung von Grübchen für verschiedene Achsabstände auf der Grundlage von Tests:

Horizontal: Lastspielzahl - Rad; Vertikal: [%] Grübchenfläche von der Fläche der Zahnflanke

Schnecke: 16MnCr5E; Rad: CuSn12Ni-GZ; Synthetisches Öl; n1=500; i=20; dHm = 330 MPa
Kurven: A) a=160 [mm]; B) a=100 [mm]; C) a=65 [mm]

Für die Sicherheitskontrolle werden folgende Grundformeln verwendet:

Flankenpressung sHm

Grenzwert der Flankenpressung sHG

Grübchensicherheit SH

SH = sHG / sHm ≥ SHmin (SHmin=1.0)

Es ist möglich, sie durch die Wahl einer niedrigeren verlangten Lebensdauer [2.12], die Wahl eines Öls von einer besseren Qualität [2.7] und selbstverständlich durch die Wahl der geometrischen Parameter zu beeinflussen (zu erhöhen).

Durchbiegung der Welle (DIN 3996)

Eine zu große und dynamisch sich ändernde Durchbiegung der Schneckenwelle kann zur Interferenz und somit zum erhöhten Verschleiß führen.

Durchbiegung der Schneckenwelle

Tipp: Zur genauen abschließenden Erstellung der Durchbiegung der Schneckenwelle und deren detaillierter Analysen ist es möglich, vorteilhaft das Berechnungsmodul für den Entwurf und die Kontrolle der Wellen anzuwenden.

Der Grenzwert der Durchbiegung

Der Wert der zulässigen Durchbiegung wurde auf der empirischen Grundlage, also aus praktischen Erfahrungen gewonnen.

Durchbiegesicherheit Sd

Sd = dlim / dm ≥ Sdmin (Sdmin = 1.0)

Zahnfußtragfähigkeit (DIN 3996)

Sofern es zur hohen Spannung am Zahnfuß kommt, leiden die Radzähne an einer plastischen Deformation, was zur Verschiebung des Berührungsbereichs und zum nachfolgenden Zahnbruch führt. Die Untersuchungen und Spannungsteste am Zahnfuß wurden für verschiedene Achsabstände, Übersetzungsverhältnisse, Formzahlen und diverse Werkstoffen vorgenommen. In der Abbildung befinden sich Testergebnisse und Ergebnisse der nach der Norm DIN 3996 berechneten Werte.

Zahnfußtragfähigkeit auf der Grundlage von Teste:

Horizontal: Lastspielzahl - Rad; Vertikal: Eingangsdrehmoment
Schnecke: 16MnCr5E; Rad: CuSn12Ni-GZ; Synthetisches Öl; a=120,u=8/20/50.
Grün: Berechnung DIN, Blau: Testergebnis, Störungswahrscheinlichkeit 50[%]

Die Teste zeigen, dass der Ausgangsdrehmoment, bei welchem es zur Zahnbeschädigung kommt, mit dem steigenden Übersetzungsverhältnis abnimmt. Dieser Moment steigt bei der abnehmenden Lastspielzahl. Die Teste zeigen gleichzeitig, dass für die aus Bronze hergestellten Räder vor der Zahnbeschädigung zuerst eine dauerhafte plastische Deformation eintritt.

Schubspannung:

tF = Ftm2 / (b2H • mx) • Yeps • YF • Yg

Grenzwert der Schubspannung:

tFG = tFlim • YNL

Vergleich der Standfestigkeitsberechnung gemäß DIN und AGMA

Für die Zwecke der nachfolgenden Diagramme wurde der max. Grenzwert für die Leistung gemäß AGMA als der Eingangswert der Berechnung gemäß DIN verwendet.

Schnecke: 16MnCrSEh; Rad: GZ-CuSn12Ni; polyglycol (EO:PO=0:1); a = 180 mm; u = 50/2; L = 25000 h

Schnecke: 16MnCrSEh; Rad: GZ-CuSn12Ni; polyglycol (EO:PO=0:1); a = 180 mm; n1 = 500 rpm; L = 25000 h

Schnecke: 16MnCrSEh; Rad: GZ-CuSn12Ni; polyglycol (EO:PO=0:1); u = 50/2; n1 = 500 rpm; L = 25000 h

Temperatursicherheit (DIN 3996), Temperaturanalyse

Beim Entwurf eines Getriebes ist auch mit der im Inneren des Getriebegehäuses entstehenden Wärme zu rechnen (Wirkungsgrad der Verzahnung, Reibung der Lager, Reibung in der Dichtung). Dieser Parameter ist bei einer Stirn- oder Kegelverzahnung nicht all zu wichtig. Er ist jedoch bei der Schneckenübersetzung wichtig. Da der Wirkungsgrad bei einer Schneckenübersetzung wesentlich niedriger als der Wirkungsgrad einer Stirn- oder Kegelverzahnung ist, entsteht in der Verzahnung wesentlich mehr Wärme, die notwendig ist abzuführen. Aus diesem Grund hat die Temperatursicherheit eine große Bedeutung für den richtigen Entwurf, der die Funktion des Getriebes im zugelassenen Temperaturbereich des verwendeten Öls sichert. Der Temperaturentwurf/die Temperatursicherheit ist oft einer der limitierenden Faktoren beim Entwurf einer Übersetzung.

In dieser Berechnung ist außer der Orientierungsformel für die Berechnung der Aufwärmung nach der DIN 3996 auch eine einfache Temperaturanalyse aufgeführt. Diese Analyse gestattet die Berechnung der durch die Getriebewände durchdringenden Wärme und auch die Berechnung der durch die Ölkühlung abgeführten Wärme. Für Entwürfe von wichtigen Übersetzungen empfehlen wir in jedem Fall eine ausführliche thermodynamische Analyse durchzuführen, am bestem in Verbindung mit einschlägigen Testen.

In dieser Temperaturanalyse werden zwei Grundformeln angewendet

P = k • A • dT

wo:
P.....diffuse Leistung [kW]
k.....kombinierter Koeffizient des Wärmeübergangs (Wärmeabgabe, Strahlung) [W/m2*K]
A.....Außenfläche des Getriebegehäuses [m^2]
dT...Wärmedifferenz zwischen der Öltemperatur und der Außenumgebung [°C]

Für die Festlegung des Koeffizienten k ist es möglich, in der Literatur eine Reihe von Empfehlungen zu finden. Die ausgewählten Werte finden Sie im Absatz [11.12].

Die Grundfläche A ist durch die Berechnung als ein minimaler Quader ohne Vorsprünge und Rippung, in den die vorgeschlagenen Räder hineinpassen, und der Einfluss der Rippung dann anhand eines Koeffizienten festgelegt wird.

P = c • ro • Q • dT

wo:
P.....Kühlerleistung [kW]
c.....spezifische Wärmekapazität des Öls [Ws/Kg/°K]
ro...spezifisches Gewicht des Öls [kg/dm3]
Q...Menge des durchströmenden Öls [l/s]
dT..Wärmedifferenz zwischen dem aus dem Getriebegehäuse aussteigenden Öl und dem abgekühlten, zurück eintretenden Öl.

Bemerkung: Beim Entwurf ist es erforderlich, auch die zeitliche Belastung der Übersetzung in Betracht zu ziehen. Diese Berechnung erwägt eine Dauerbelastung. Ist die Belastung zeitlich veränderlich oder vorübergehend, ist es notwendig diese Bedingungen auch in der Temperaturanalyse zu berücksichtigen.

Berechnungsverfahren

Die Übersetzungen mit Zahnrädern unterteilen wir auf in:

Kraftübertragendes Getriebe - Beim Räderpaar, das vor allem zur Übertragung und Umwandlung der Leistung bestimmt ist, ist die Durchführung eines Festigkeitsentwurfs/-kontrolle erforderlich (zum Beispiel Antriebe von Maschinen, Getriebe für Industrie ...).

Kraftloses Getriebe - Beim Räderpaar, bei dem das übertragene Drehmoment im Hinblick auf die Radgröße minimal ist, ist keine Durchführung vom Festigkeitsentwurf/-kontrolle erforderlich (zum Beispiel Geräte, Regelungstechnik...).

Entwurf eines Kraftgetriebes.

Die Aufgabe eines Schneckenräderentwurfs gestattet einen großen Spielraum in der Wahl der Durchmesser- und Breitenparameter der Zahnräder. Die Berechnung macht es deshalb möglich, eine Lösungstabelle mit entsprechender Lösung zu erstellen, und aus dieser Tabelle auf der Grundlage einer ganzen Reihe von Parametern Gewicht, Achsabstand, Wirkungsgrad und vieles andere auszuwählen.

Vorgehen bei einem Entwurf:

Mit diesem Vorgang erhalten Sie eine Lösungstabelle für die entworfenen Räder.

  1. Geben Sie die Leistungsparameter der Übersetzung an (übertragene Leistung, Drehzahlen, das verlangte Übersetzungsverhältnis). [1.0]
  2. Wählen Sie den Werkstoff für das Ritzel und das Rad, wählen Sie das Belastungsregime, die Betriebs- und Fertigungsparameter und Sicherheitskoeffizienten aus. [2.0]
  3. Wählen Sie die Parameter des Zahnprofils aus [3.0]
  4. Wählen Sie die Randparameter für die Berechnung der Lösungstabelle. [4.2,4.3,4.4,4.5]
  5. Betätigen Sie die Taste "Entwurf starten".
  6. Nehmen Sie aus der Tabelle [4.7] die Lösung, welche am meisten Ihren Forderungen entspricht.
  7. Kontrollieren Sie die Ergebnisse.

Optimierung der Parameter:

Obwohl die Lösungstabelle richtige Entwürfe enthält, es ist angebracht einige der Parameter zu optimieren und abzugleichen. Es handelt sich vor allem um den Achsabstand [4.23,4.24] und den Lagerabstand der Schnecke [4.16,4.17].

Verzahnungsentwurf für einen genauen Achsabstand:

Bei einem Kraftgetriebe ist es am günstigsten:

  1. Den Standardentwurf ausführen (siehe oben)
  2. Die Lösungstabelle nach dem Achsabstand ordnen [4.5]
  3. Aus der Lösungstabelle den am nächsten geeigneten Achsabstand zum verlangten Achsabstand auswählen
  4. Den Achsabstand abgleichen [4.23,4.24]

Für Getriebe, die keine Kräfte übertragen, ist es möglich noch Hilfsberechnungen zu verwenden [16.0].

Entwurf eines Getriebes ohne Kraftübertragung.

Beim Entwurf eines Getriebes ohne Kraftübertragung ist es nicht nötig, die Festigkeitsparameter zu lösen und zu kontrollieren. Wählen Sie bitte deshalb direkt eine geeignete Zahnanzahl und Modul [4.8-4.20] und kontrollieren Sie die Abmessungen der zu entwerfenden Verzahnung.

Tipp: Beim Entwurf eines Getriebes ohne Kraftübertragung wählen Sie eine entsprechend kleine übertragene Leistung aus.

Wahl der Grundeingangsparameter. [1]

In diesem Absatz geben Sie bitte die Grundeingangsparameter der zu entwerfenden Verzahnung ein.

1.1 Berechnungseinheiten

Im Auswahlverzeichnis wählen Sie das verlangte Einheitssystem der Berechnung aus. Bei der Umschaltung der Einheiten werden sofort alle Werte umgerechnet.

1.2 Angetriebene Schnecke / Schneckenrad

Im Auswahlverzeichnis wählen Sie das angetriebene Element aus (Schnecke oder Rad).

1.3 Übertragene Leistung.

Geben Sie bitte die verlangte Leistung am Schneckenrad ein. Die üblichen Werte bewegen sich im Bereich 0.1-300kW / 0.14-420HP, in Extremfällen bis zu 1000kW / 1400HP. Mit der Taste rechts müssen Sie die maximale Leistung nachrechnen, welche das gegebene Schneckengetriebe in der Lage ist, zu übertragen.

1.4 Drehzahl der Schnecke / des Rades.

Geben Sie bitte die Drehzahl der Schnecke ein. Übliche Schneckendrehzahl bis zu 3000/min, extreme Drehzahlen können bis zu 40000/min sein. Die Drehzahlen des Schneckenrades werden aus der Zahnanzahl der beiden Räder berechnet.

Tipp: Wenn Sie das Übertragungsverhältnis nachrechnen müssen und Sie kennen die Drehzahlen der Schnecke und des Rades, betätigen Sie die Taste rechts von Eingangsfeld und führen Sie die entsprechende Berechnung im Ergänzungskapitel durch.

1.5 Drehmoment.

Es handelt sich um ein Ergebnis der Berechnung und es ist nicht möglich dieses einzugeben.

Tipp: Wenn Sie die übertragene Leistung aus dem Drehmoment und der Drehzahl ermitteln wollen, betätigen Sie die Taste rechts und führen die entsprechende Berechnung im Ergänzungskapitel durch.

1.6 Übersetzungsverhältnis.

Das optimale Übersetzungsverhältnis bewegt sich im Bereich von 5-100. In extremen Fällen kann es auch den Wert bis zu 300 (1000 kraftlose Räder) erreichen. Das Übersetzungsverhältnis geben Sie im linken Eingangsfeld der Tastatur ein. Im rechten aufzumachenden Verzeichnis befinden sich die empfohlenen Werte des Übersetzungs-verhältnisses und bei der Auswahl aus diesem Verzeichnis wird der ausgewählte Wert automatisch ins Feld auf der linken Seite eingefügt.

1.7 Das wirkliche Übersetzungsverhältnis.

Da das wirkliche Übersetzungsverhältnis ein Anteil der Zähneanzahl der beiden Räder (ganze Zahlen) ist, weicht meistens das wirkliche Übersetzungsverhältnis von dem verlangten (eingegebenen) Verhältnis ab. Der Wert des "wirklichen Übertragungsverhältnisses“ wird links angeführt, rechts ist dann die prozentuelle Abweichung von dem verlangten Übertragungsverhältnis.

Tipp: Sofern Sie eine Übersetzung mit einem möglichst genauen Übersetzungsverhältnis entwerfen, oder wenn Sie ein Übersetzungsverhältnis unter mehrere Getriebestufen verteilen wollen, verwenden Sie "Berechnung des Übersetzungsverhältnisses".

Wahl der Werkstoffe, Belastungsregime, der Betriebs- und Herstellungs- parameter. [2]

Beim Entwurf einer kraftübertragenden Übersetzung geben Sie in diesem Absatz weitere ergänzende Betriebs- und Herstellungseingangsparameter an. Bemühen Sie sich, bei der Wahl und Eingabe dieser Parameter möglichst genau zu sein, weil jeder dieser Parameter einen dramatischen Einfluss auf die Eigenschaften des zu entwerfenden Räderpaares haben kann.

2.1, 2.2 Werkstoff der Schnecke /des Rades.

Die Tragfähigkeit der Schneckenräder ist durch verschiedene Bedingungen begrenzt:

An diese Bedingungen ist auch die Wahl des Werkstoffs der Schnecke und des Rades anzupassen. Es werden meistens eine gehärtete und geschliffene Schnecke gegenüber einem Rad aus Zinn oder Phosphorbronze gewählt.

Werkstoff des Schneckenrades

Der Grundwerkstoff ist die Bronze, seltener ist es Guss oder Messing. Räder aus Kunststoff werden für niedrigere Leistungen verwendet (sie dämpfen Schläge, niedrigeres Laufgeräusch) und Übersetzungen, die keine Kräfte übertragen. Räder aus Bronze werden aus Spargründen als zusammengebaute Räder hergestellt (der Bronzekranz wird auf ein Stahl- oder Eisengussrad aufgesetzt). Geeignet ist auch der Schleuderguss.

Optimal sind Bronze mit Zinn mit einem hohen Gehalt an Sn 10-12% (ausgezeichnete Reibungseigenschaften, hohe Standfestigkeit gegenüber Festfressen und ein gutes Formfüllungsvermögen), sie sind jedoch teuer. Deren Einsatz kann nur bei beanspruchbaren Übersetzungen begründet werden und bei einer mehr als 10 m/s großen Schubgeschwindigkeit. Jedoch auch in diesen Fällen gibt es Versuche, diese Metalle durch Bronze Sn-Ni und andere zu ersetzen. Für Geschwindigkeiten v=4-10 m/s ist es möglich Bronze mit einem niedrigeren Gehalt an Sn (5-6 %) zu benutzen.

Bei Geschwindigkeiten v<4 m/s ist billigere Bronze ohne Zinn-Zusatz mehr geeignet, z.B. Aluminiumbronze oder Bleibronze und Messing. Sie besitzen eine verhältnismäßig hohe Härte und Festigkeit, sind jedoch weniger standfest gegenüber dem Festfressen und sie lassen sich schlechter einfahren. Die mit eingreifende Schnecke ist deshalb mit einer hohen Oberflächenhärte (HRC>45) auszurüsten. Bei Schneckenrädern mit einem größeren Schneckenrad ist aus Spargründen die Kombination der Bronzeschnecke und des Gussrades möglich.

Für kleine Leistungen, ruhige Belastung und kleine Umfangsgeschwindigkeiten bis zu 2 m/s ist es möglich, den Grauguss in Zweierkombination mit einer Stahlschnecke einzusetzen.

Werkstoff der Schnecke

Für Schnecken wird kohlenstoffreicher oder legierter Stahl verwendet, der eine thermische Aushärtung der Oberfläche gestattet (Härten auf HRC 45-50, Zementieren und Härten auf HRC 56-62 und Nitrierhärten). Die Zahnflanken werden geschliffen, gegebenenfalls poliert. Bei Nitrierhärten kann das Schleifen wegfallen und es genügt lediglich das Polieren. Stahlschnecken im veredelten Zustand oder im Feinglühen können nur für kleinere Leistungen und kleinere Umfangsgeschwindigkeiten eingesetzt werden.

Eigene Werkstoffwerte – Wenn Sie für die Herstellung einer Verzahnung einen Werkstoff verwenden wollen, der in der gelieferten Tabelle der Werkstoffe nicht vorliegt, ist es erforderlich über den eigenen Werkstoff eine Reihe von Angaben einzugeben. Schalten Sie ins Blatt "Werkstoffe" um. Die ersten 5 Zeilen in der Werkstofftabelle sind für die Definition eigener Werkstoffe vorbehalten. In die für die Werkstoffbenennung bestimmten Spalte geben Sie den Werkstoffnamen ein (er wird im Bezugsblatt dargestellt) und schrittweise füllen Sie alle Parameter auf der Zeile aus (weiße Felder). Nach dem Ausfüllen schalten Sie wieder ins Blatt "Berechnung" um und übernehmen den neu definierten Werkstoff und dann setzen Sie in der Berechnung fort.

Hinweis: Es ist erforderlich die eigenen Werkstoffwerte in SI-Einheiten einzugeben (MPa,GPa).
Hinweis: Die Berechnung nach DIN 3996 basiert auf der Untersuchung und der Teste der Schneckenräder für eine gehärtete, zementierte Schnecke aus dem Werkstoff 16MnCr5 (DIN EN 10084) und ein Schneckenrad aus den Werkstoffen:
Bronze - CuSn12-C-GZ, CuSn12Ni2-C-GZ (Schleuderguss), CuSn12Ni2-C-GC (Strangguss), CuAl10Fe5Ni5-C-GZ (DIN EN 1982), Grauguss EN-GJS-400-15 (DIN EN 1563), EN-GJL-250 (DIN EN 1561). Für andere Werkstoffe ist es notwendig die Ergebnisse in einer geeigneten Art und Weise zu übertragen.

2.3 Schneckentyp

Wählen Sie den Schneckentyp aus. Details über Schneckentypen finden Sie im theoretischen Teil der Hilfe.

2.4 Belastung des Getriebes, Antriebsmaschine - Beispiele.

Die Einstellung dieser Parameter beeinflusst wesentlich die Berechnung der Sicherheitsfaktoren. Deshalb suchen Sie nach der besten Spezifikation bei der Auswahl der Belastungstypen. Beispiele der Antriebsmaschinen:

  1. Fließend: Elektromotor, Dampf-, Gasturbine
  2. Mit einer kleinen Ungleichmäßigkeit: Hydromotor, Dampf-, Gasturbine
  3. Mit einer mittleren Ungleichmäßigkeit: Verbrennung- Mehrzylindermotor
  4. Mit einer großen Ungleichmäßigkeit: Verbrennung- Einzylindermotor

2.5 Belastung des Getriebes, angetriebene Maschine - Beispiele.

Die Einstellung dieser Parameter beeinflusst wesentlich die Berechnung der Sicherheitsfaktoren. Deshalb suchen Sie bei der Auswahl der Belastungstypen nach der besten Spezifikation. Beispiele der Antriebsmaschinen:

  1. Fließend: Generator, Beförderer (Band-, Platten-, Schneckenförderer), Leichtaufzug, Vorschubgetriebe einer Werkzeugmaschine , Ventilator, Turbogebläse, Turbokompressor, Mischmaschine für ein Material von konstanter Dichte
  2. Mit einer kleinen Ungleichmäßigkeit: Generator, Zahnpumpe, Rotationspumpe
  3. Mit einer mittleren Ungleichmäßigkeit: Hauptantrieb einer Werkzeugmaschine, Schweraufzug, Krandrehscheibe, Grubenventilator, Mischmaschine für ein Material von veränderlicher Dichte, Vielzylinder-Kolbenpumpe, Kesselspeisepumpe
  4. Mit einer großen Ungleichmäßigkeit: Presse, Schere, Gummikalander, Walzwerk, Löffelbagger, Schwerzentrifuge, Schwere Einspeisepumpe, Bohranlage, Brikettierungspresse, Knetmaschine

2.6 Schmierungs- und Kühlungsart

Die Schmierungsart der Räder und die Kühlungsart des Getriebes (oder des Öls bei der Druckschmierung) ist von einer ganzen Reihe von Bedingungen abhängig, wie die übertragene Leistung, das Übersetzungsverhältnis, die Drehzahl, der Werkstoff, die Bauart des Getriebegehäuses, Bestimmungen usw. Beim Entwurf ist es möglich, von der Umfangsgeschwindigkeit der Schnecke auszugehen, in der Finalkonstruktion ist jedoch erforderlich alle Bedingungen zu berücksichtigen.

Die Wahl der Schmierungsart in Abhängigkeit von der Umfangsgeschwindigkeit der Schnecke.

Tauchschmierung: 0-4 [m/s] (0-13 [ft/s])
Einspritzschmierung: 2-10 [m/s] (6-33 [ft/s])
Umlaufdruckschmierung: 8 und mehr [m/s] (25 [ft/s])

2.7 Öltyp

Für wenig beanspruchte Übersetzungen ist es möglich ein Mineralöl zu wählen, bei höheren Geschwindigkeiten, größeren übertragenen Leistungen und höheren Ansprüchen an Effektivität ist es günstiger, synthetisches Öl zu verwenden.

Einige Vorteile der synthetischen Öle

Dem gegenüber steht ein höherer Preis, mögliche Probleme mit Plast- oder Gummiteilen, beschränkte Mischbarkeit mit Mineralöl.

2.8 Ölbezeichnung - Auswahl

In der Auswahlliste sind die Öle nach der Viskositätsstufe ISO (AGMA) geordnet. Mit der Auswahl eines Öls aus der Liste werden die Parameter des ausgewählten Öls in die entsprechenden Zellen übertragen (Viskosität bei 40 °C, Viskosität bei 100 °C, spezifische Dichte [kg/dm^3]). Wenn Sie die Ölparameter aus dem Werkstoffblatt des Herstellers kennen, geben Sie die Parameter in die entsprechenden Zellen ein [2.9,2.10].

Tabelle: Empfohlene Werte für die Wahl der Viskosität in [mm^2/s] (cSt)
Arbeitstemperatur  [°C] Schubgeschwindigkeit  [m/s]
Max. Arbeitstemp Starttemp < 2.5 2.5 ... 5  >5
0 - 10 -10 - 0 110 … 130 110 … 130 110 … 130
0 - 10 >0 110 … 150 110 … 150 110 … 150
10 - 30 >0 200 … 245 150 … 200 150 … 200
30 - 55 >0 350 … 510 245 … 350 200 … 245
55 - 80 >0 510 … 780 350 … 510 245 … 350
80 - 100 >0 900 … 1100 510 … 780 350 … 510

 

Vergleichstabelle AGMA-ISO
AGMA no of Gear Oil ISO Viscosity Grade
R & O EP
1   VG 46
2 2 EP VG 68
3 3 EP VG 100
4 4 EP VG 150
5 5 EP VG 220
6 6 EP VG 320
7 7comp 7 EP VG 460
8 8comp 8 EP VG 680
8A comp VG 1000
9 9 EP VG 1500

 

2.9 Kinematische Viskosität bei 40°C und 100°C

Geben Sie den Wert aus dem Werkstoffblatt des Ölherstellers ein.

2.10 Spezifisches Gewicht des Schmierstoffes bei 15°C

Geben Sie den Wert aus dem Werkstoffblatt des Ölherstellers ein.

2.11 Mittlerer Wert der Schneckenrauheit

Geben Sie den Rauheitswert ein. Für einsetzbare Bearbeitungsarten ist es möglich zu erreichen Ra:

2.12 Koeffizient der äußeren dynamischen Kräfte

Er ist auf der Grundlage der Ungleichmäßigkeit der Belastung von der angetrieben / Antriebsmaschine vorgeschlagen [2.4,2.5]. Nach dem Abhaken des Abhakfeldes wird der Wert automatisch ausgefüllt. Mit dem Koeffizienten KA wird der Wert des Drehmoments multipliziert.

2.13 Verlangte Standzeit

Der Parameter bestimmt die verlangte Standzeit in Stunden. Orientierungswerte in Stunden sind in der Tafel angeführt.

Anwendungsbereich

Dauerhaltbarkeit
Haushaltsmaschinen, nur selten benutzte Anlagen 2000
Elektrische Handwerkzeuge, Maschinen für kurzzeitigen Betrieb 5000
8-Stundenbetrieb 20000
16-Stunden-Betrieb 40000
Maschinen für durchgehenden Betrieb 80000
Maschinen für durchgehenden Betrieb mit langer Lebensdauer 150000

2.14 Verlangte Sicherheitskoeffizienten

In die Zeilen [2.14-2.17] geben Sie die verlangten Sicherheitskoeffizienten ein. Bei der Berechnung der Lösungs-tabelle [4.1] werden in die Tabelle lediglich die Lösungen eingeordnet, welche die verlangten Sicherheitskoeffizienten erfüllen. Die empfohlenen Werte werden rechts vom Eingabefeld angeführt.

Parameter des Verzahnungsprofils. [3]

Es ist möglich, die Parameter des Verzahnungsprofils in einem breiten Bereich zu ändern und sie sind oft von den Fertigungsmöglichkeiten abhängig. Geläufig werden die nachfolgenden Möglichkeiten benutzt:

Koeffizient der Zahnkopfhöhe ha* = 1.0
Einheitskopfspiel ca* = 0.25 (0.2,0.3)
Koeffizient des Zahngrundradius rf* = 0.38

Bemerkung: Die Werte werden in Moduleinheiten eingegeben, was für die ZA-Schnecke der Wert mx ist (Achsmodul) und für die Schnecken ZN, ZI, ZK und ZH der Wert mn (Normalmodul) ist.

Geometrieverzahnungsentwurf. [4]

Dies ist der zentrale Abschnitt der gesamten Berechnung und des Geometrieentwurfs der Schneckenräder. Er ist unterteilt in drei untereinander sehr eng zusammenhängende Teile.

  1. Entwurf der Lösungstabelle [4.1-4.7]
  2. Direkter Geometrieverzahnungsentwurf [4.8-4.22]
  3. Entwurf (Abgleich) des genauen Achsabstandes [4.23-4.25]
Empfehlung: Beim Entwurf eines Kraftgetriebes empfehlen wir in jedem Fall die "Lösungstabelle" zu benutzen. Für die kraftlosen Übersetzungen oder bei Übersetzungen, bei denen Sie die Geometrie kennen, ist es möglich die Parameter direkt im zweiten Teil einzugeben.

4.1 Lösungstabelle

Die Lösungstabelle ist wie folgt gebildet: In die Berechnung werden schrittweise die Anzahl der Schneckengänge eingesetzt (den Bereich stellen Sie in [4.3] ein), für jeden Wert wird die Formzahl q schrittweise eingesetzt (den Bereich stellen Sie in [4.4] ein) und für jede dieser Kombinationen wird der minimale Wert des Moduls gesucht (bzw. der maximale Wert DP für die Zoll-Einheiten), der die verlangten Sicherheitskoeffizienten erfüllt (Auswahl in [4.2] ). Nach dem Auffinden aller ausreichenden Lösungen wird die Tabelle nach dem auf der Zeile [4.5] eingestellten Parameter geordnet und in die Berechnung ist die erste Lösung aus der Tabelle eingegeben [4.7].

Den Beginn der Tabellenberechnung starten Sie mit der Taste "Tabelle starten". Der Berechnungsablauf ist im Dialog dargestellt.

Hinweis: In die Lösungstabelle wird auch der Wert des Übersetzungsverhältnisses [1.6], des Eingriffswinkels [4.10] und der Profilverschiebungsfaktor des Schneckenrades [4.21] eingelegt. Bei der Auswahl aus der Tabelle [4.7] werden diese Werte auf die eingelegten Werte eingestellt. Bei der Veränderung dieser Parameter berechnen Sie deshalb wieder die Lösungstabelle.

4.2 Die Sicherheit kontrollieren

In dieser Zeile haken Sie ab, welcher Sicherheitstyp erfüllt werden muss, damit die Lösung in die Lösungstabelle einbezogen wird. Die Koeffizientengröße stellen Sie in den Zeilen [2.14-2.17] ein. Wir empfehlen die Kontrolle aller Koeffizienten eingeschaltet zu haben.

4.3 Bereich z1 von - bis

In dieser Zeile geben Sie ein, für welchen Bereich der Anzahl der Schneckengänge z1 die Tabelle zu lösen ist. Geläufig wird z1=1~4 verwendet (für ein höheres Übersetzungsverhältnis eine höhere Anzahl der Schneckengänge z1).

Der Bereich der erlaubten Werte ist z1=1~12, der erste Wert muss kleiner oder dem anderen Wert gleich sein.

4.4 Bereich q von - bis

In dieser Zeile geben Sie ein, für welchen Bereich der Formzahl q die Tabelle zu lösen ist. Geläufig wird benutzt q=8-16 (für einen kleineren Modul ein höherer Wert q).

Der Bereich der erlaubten Werte ist q=6~25, der erste Wert muss kleiner oder dem anderen Wert gleich sein.

4.5 Die Ergebnisse nach dem Parameter ordnen

Wählen Sie aus, nach welcher Spalte der Tabelle die Tabelle zu ordnen ist.

4.6 Die Lösungstabelle

Mit der Auswahl einer Lösung aus der Tabelle werden die Lösungsparameter in die Berechnung übertragen. Die kleine Taste "<" rechts überträgt in die Berechnung die Werte aus der aktuellen Tabellenzeile.

Die Tabelle enthält folgende Parameter:

Hinweis: In die Lösungstabelle wird auch der Wert des Übersetzungsverhältnisses [1.6], des Eingriffswinkels [4.10] und der Profilverschiebungsfaktor des Schneckenrades [4.21] eingelegt. Bei der Auswahl aus der Tabelle [4.7] werden diese Werte auf die eingelegten Werte eingestellt. Bei der Veränderung dieser Parameter berechnen Sie deshalb wieder die Lösungstabelle. 

4.8 Geometrieverzahnungsentwurf.

In diesem Teil können Sie direkt alle wichtigen Parameter der Schneckenräder definieren, welche direkt dessen Geometrie beeinflussen und definieren. Die Beschreibung und Bedeutung der einzelnen Parameter wird bei jedem von ihnen angeführt.

4.9 Anzahl der Zähne Schnecke / Schneckenrad

Geben Sie die Anzahl der Zähne (der Gänge) der Schnecke ein. Normal wird der Wert im Bereich 1 bis 4 benutzt, in Sonderfällen kann er bis zu 12 sein. Für die geeignete Wahl der Anzahl der Zähne empfehlen wir die Auswahl aus der Lösungstabelle [4.6] auf der Grundlage Ihrer Optimierungsparameter (zum Beispiel Gewicht, Wirkungsgrad, Achsabstand...). In jedem Fall ist es angebracht, mit dem Verfahrenstechniker die Fertigungsmöglichkeiten zu konsultieren.

Die Anzahl der Zähne des Schneckenrades wird auf der Grundlage des verlangten Übersetzungsverhältnisses nachgerechnet. Die Anzahl der Zähne des Rades muss bestimmte minimale Werte annehmen, ansonsten würde es zum Freischnitt kommen. Sollte eine solche Situation entstehen, wird in der Klammer der minimale Wert angezeigt und der Text in der Zelle ist rot abgebildet.

Tipp: Es ist möglich, die minimale Anzahl der Zähne eines Schneckenrades durch die Wahl einer geeigneten Korrektur zu verändern [4.21].
Tipp: Wenn Sie die Anzahl der Zähne der Schnecke und des Schneckenrades kennen, ist nur das Übersetzungsverhältnis nachzurechnen, betätigen Sie dazu die Taste rechts vom Eingangsfeld und die entsprechende Berechnung führen Sie im Ergänzungskapitel aus.

4.10 Eingriffswinkel

Für die Schnecke vom Typ ZA wird ein axialer Eingriffswinkel eingegeben, für die sonstigen Typen (ZN,ZI,ZK,ZH) ein normaler Eingriffswinkel. Der Eingriffswinkel wird aus dem Bereich 15º bis 30º gewählt.

Normal wird der Wert von 20º benutzt. Es ist möglich den Eingriffswinkel in Abhängigkeit an die Anforderungen auf die konstruierte Anlage zu wählen. Ein größerer Eingriffswinkel führt zu einer erhöhten Zahnbruchsicherheit (SF) und zur Senkung der Gefahr eines Freischnitts der Radzähne. Anderseits reduziert ein größerer Eingriffswinkel die Anzahl der Zähne im Eingriff, erhöht die Lagerbelastung und erhöht die Schneckenbelastung auf die Biegung (eine höhere Durchbiegung der Schnecke). Der Eingriffswinkel kann auch in Anhängigkeit vom Steigungswinkel [4.13] damit gewählt werden, dass für einen größeren Steigungswinkel ein größerer Eingriffswinkel gewählt wird.

Minimale Anzahl der Radzähne in Abhängigkeit vom Eingriffswinkel bei einer Nullkorrektur der Verzahnung (Tabelle in der Hilfe).

Eingriffswinkel [º] Min. z2/NG
14.5 40
17.5 27
20 21
22.5 17
25 14
27.5 12
30 10

 

 

 

 

 

 

 

 

4.11 Formzahl q

q=d1/m

Bei der gewählten Anzahl der Zähne bei der Schnecke z1 und dem bekannten Wert des Moduls (mx bzw. mn) ist der Schneckendurchmesser d1 praktisch beliebig, sofern nicht ein bestimmter Wert des Steigungswinkels g gefordert wird. Die Hersteller, bemüht um eine möglich niedrige Anzahl der Schraubenfräsen bei der Herstellung der Verzahnung der Schneckenrädern, empfehlen d1=q•m zu wählen, wo q ein von der Größe des normalisierten Moduls m abhängiger Faktor ist. Im Hinblick auf die Biegesteifheit der Schnecke werden zu kleinen Werten m größere Werte q zugeordnet.

m 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25
q 16 12 12 9 9 9 8 8 8 8 8 6
    14 10 10 10 9 10 10      
      12 12 12 10          
      14 14 14 12          

 

 

 

 

 

Bemerkung: Da die Formzahl q, der Schneckendurchmesser und der Steigungswinkel miteinander zusammenhängen, [4.11, 4.12, 4.13] ist es möglich, jeden von diesen Werten einzugeben. Für die Eingangswahl haken Sie die Wahltaste auf der jeweiligen Zeile ab.

4.12 Teilkreisdurchmesser der Schnecke

d1=q•m

Wenn Sie den genauen Wert des Schneckendurchmessers eingeben müssen, aktivieren Sie das Eingansfeld durch das Abhaken der Wahltaste. Der empfohlene Annäherungswert d1 in Abhängigkeit vom Modul und Anzahl der Zähne der Schnecke ist rechts vom Eingangsfeld angeführt.

Bemerkung: Da die Formzahl q, der Schneckendurchmesser und der Steigungswinkel miteinander zusammenhängen, [4.11, 4.12, 4.13] ist es möglich, jeden von diesen Werten einzugeben. Für die Eingangswahl haken Sie die Wahltaste auf der jeweiligen Zeile ab.

4.13 Steigungswinkel

Der Steigungswinkel ist einer der Schlüsselparameter der Schneckenverzahnung, welcher mit den Abmessungen der Schnecke und mit dem Wirkungsgrad der Übersetzung eng zusammenhängt. Mit wachsendem Steigungswinkel steigt auch der Wirkungsgrad (Details im Kapitel über den Wirkungsgrad).

Ein wichtiger Steigungswinkel befindet sich an der Selbsthemmungsgrenze (Reibungswinkel [6.8] ist dem Steigungswinkel gleich). Dieser Winkel wird nach der Betätigung der Taste "<=SL" rechts ausgefüllt.

Empfohlene Werte:

6º-40º bei im Ganzen hergestellten Schnecken
bis 17º bei Schnecken auf einer Welle aufgesetzt

Tipp: Da die Wahl der Parameter einen großen Spielraum zulässt, ist es nicht einfach alle Parameter manuell auf einmal auszuwählen. Wir empfehlen deshalb aus der Lösungstabelle solche Lösungen auszusuchen, welche am besten Ihren Forderungen entsprechen; diese verwenden und schrittweise die einzelnen Parameter abgleichen.
Bemerkung: Da die Formzahl q, der Schneckendurchmesser und der Steigungswinkel miteinander zusammenhängen, [4.11, 4.12, 4.13] ist es möglich, jeden von diesen Werten einzugeben. Für die Eingangswahl haken Sie die Wahltaste auf der jeweiligen Zeile ab.

4.14 Steigungsrichtung der Schnecklinie

Wählen Sie die Steigungsrichtung der Schnecklinie aus. Sie hat Einfluss lediglich auf die Orientierung der Kräfte und auf die Drehrichtung. Sofern es die Kinematik des Antriebs nicht verlangt, hat die Schnecke die rechte Steigungsrichtung.

4.15 Modul der Verzahnung / normalisierter Wert / Diametral Pitch (Modulkehrwert)

Der Modul (DP) ist ein Schlüsselparameter, der die Rädergröße und somit auch die einschlägigen Sicherheits-koeffizienten beeinflusst. In Abhängigkeit von den ausgewählten Einheiten der Berechnung [1.1] wird der Eingang verlangt:

Einheiten SI (N, mm, kW…)

Es wird der Verzahnungsmodul verlangt; Achsmodul mx für den Schneckentyp ZA und Normalmodul mn für sonstige Typen (ZN,ZI,ZK,ZH).

Einheiten Imperial (lbf, in, HP…)

Es wird der Wert DP verlangt (Diametral Pitch).

Der Tabellenwert kann der Auswahlliste rechts entnommen werden.

4.17, 4.18 Lagerabstände der Schneckenwelle

Der Lagerabstand ab der Schneckenmitte (siehe Abbildung) hat einen direkten Einfluss auf die Durchbiegung der Schnecke und somit auch auf die Durchbiegesicherheit. Auf der Zeile [4.17] geben Sie die Lagerabstände der Schneckenwelle von der Radmitte in Prozent des Außendurchmessers des Schneckenrades an. Diese Auswahlweise wird automatisch bei der Berechnung der Lösungstabelle angewendet [4.6]. Wenn Sie einen genauen Wert eingeben wollen, haken Sie das Abhakfeld auf der Zeile [4.18] ab und geben sie den genauen Wert ein.

4.19 Verzahnungslänge der Schnecke

Auf der Grundlage des Moduls und der Anzahl der Zähne wird die Verzahnungslänge automatisch entworfen. Wenn Sie einen eigenen Wert eingeben möchten, haken Sie das Abhakfeld rechts ab.

4.20 Radbreite des Schneckenrades

Auf der Grundlage des Schneckendurchmessers wird die Radbreite automatisch entworfen. Wenn Sie einen eigenen Wert eingeben möchten, haken Sie das Abhakfeld rechts ab.

4.21 Profilverschiebungsfaktor des Schneckenrades

Die Schnecke wird grundsätzlich ohne Korrektur angefertigt. Es wird lediglich das Schneckenrad korrigiert, wobei der Hauptgrund für die Benutzung einer Korrektur(Verschiebung des Fertigungswerkzeuges) das Erreichen des verlangten (normalisierten) Achsabstandes ist. Seltener kommt die Benutzung einer Korrektur zur Beseitigung eines Freischnitts des Zahnfußes oder zur Verbesserung der Biegefestigkeit des Zahns vor.

Rechts von der Eingangszelle ist der Minimalwert des Profilverschiebungsfaktors, der den Freischnitt des Zahnfußes verhindern soll. Ist der aktuelle Wert kleiner, ist der Wert rot dargestellt. Der minimale Profil-verschiebungsfaktor hängt von der Anzahl der Radzähne [4.9] und von dem Eingriffswinkel ab [4.10].

Tipp: Mit der Laufleiste können Sie direkt den Korrekturwert ändern.

4.23 Berechnung der Verzahnung für einen gegebenen Achsabstand

Die häufigste Aufgabe ist der Entwurf der Schneckenübersetzung mit dem gegebenen Achsabstand. Beim Entwerfen empfehlen wir das nachfolgende Vorgehen:

  1. Die Lösungstabelle berechnen [4.1]
  2. Ordnen Sie die Ergebnisse nach dem Achsabstand [4.5]
  3. Suchen Sie eine solche Lösung aus, bei dem der Achsabstand in der Nähe des von Ihnen verlangten Abstands liegt und auch Ihre sonstigen Forderungen erfüllen wird [4.7]
  4. Geben Sie den verlangten Achsabstand ein [4.24]
  5. Suchen Sie die Erreichungsart des verlangten Achsabstandes aus [4.25]
  6. Betätigen Sie der Taste "Lösen"

4.25 Erreichen des Achsabstandes durch die Veränderung eines Parameters

Der Achsabstand kann durch eine Reihe von Parametern beeinflusst werden. In dieser Berechnung können Sie auswählen:

Bei jeder Art ist in Klammern "<>" der mögliche Veränderungsbereich eines Parameters angeführt und in Klammern "( )" ist der mögliche Veränderungsbereich des Achsabstandes angeführt.

4.26 Annäherndes Gewicht des kompletten Getriebes / der Zahnräder

Im ersten Feld ist das Gewicht des kompletten Getriebes (Summe des Gewichts der Übersetzungsräder, Wellen und des Getriebegehäuses). Im zweiten Feld ist lediglich das Gewicht der Schnecke und des Rades einschließlich der Wellen. Bei der Berechnung des Gewichts des Getriebegehäuses wird als Werkstoff Eisenguss in Betracht gezogen.

Bemerkung: Obwohl es sich um eine annähernde Berechnung handelt, handelt es sich um einen sehr geeigneten Optimierungsparameter.

4.27 Gesamtwirkungsgrad / Maximal theoretisch

Im ersten Feld ist der Gesamtwirkungsgrad der aktuell entworfenen Schneckenräder, im rechtem Feld dann das maximal mögliche für die aktuellen Bedingungen (Schmierung, verwendete Werkstoffe, Lagerung usw.).

Der Gesamtwirkungsgrad ist am meisten durch den Steigungswinkel beeinflusst [4.13], wenn ein höherer Steigungswinkel zum höheren Wirkungsgrad führt.

Tipp: Mehr Informationen über den Wirkungsgrad finden Sie im theoretischen Teil.
Bemerkung: Bei den meisten Entwürfen ist ein vorteilhaftes Erreichen des möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen. Es handelt sich deshalb um einen geeigneten Optimierungsparameter.

Verzahnungsgrundmaße [5]

In diesem Absatz sind sämtliche Verzahnungsgrundmaße übersichtlich ausgeschrieben. Die verwendeten Formeln, Abbildungen und weitere Informationen finden Sie im theoretischen Teil der Hilfe.

5.10 Außendurchmesser des Schneckenrades

Es handelt sich um den größten Durchmesser des Schneckenrades, wobei der empfohlene Orientierungswert gemäß DIN 3975 ist: de2=da2+mx, der auch voreingestellt ist. Der minimale und maximale Wert ist im grünen Feld rechts angeführt.

Sofern Sie einen eigenen Wert eingeben möchten, haken Sie das Abhakfeld auf dieser Zeile ab.

Bemerkung: Dieses Maß hat Einfluss auf das Zeichnen des Schneckenrades in 2D.

Verzahnungswirkungsgrad und Zahnverluste (DIN 3996) [6]

Dieser Absatz enthält die Berechnung des Wirkungsgrades einer Verzahnung und die Berechnung sämtlicher zusammenhängenden Parameter. Die verwendeten Formeln, Abbildungen und weitere Informationen finden Sie im theoretischen Teil der Hilfe.

Tipp: Der Verzahnungswirkungsgrad kann mit einer ganzen Reihe von Parametern verbessert werden. Es handelt sich vor allem um die Werkstoffwahl, Geometrie (Erhöhung des Steigungswinkels), höhere Qualität des Schmierstoffes und Senkung der Rauheit.

6.11 Lagerverlustleistung infolge der Lagerbelastung

Einer der Parameter, der den Gesamtwirkungsgrad beeinflusst, sind auch die Lagerverlustleistungen. Dieser Wert wird durch den Lagertyp sowie die Lagerungsart beeinflusst. Aus der Auswahlliste entnehmen Sie, mit welcher Methode die Schneckenwelle gelagert ist.

  1. Die Welle ist auf beiden Seiten fest gelagert, jedes Lager fängt eine Richtung der Axialkräfte ab.
  2. Das Lager ist auf einer Seite der Welle schwimmend, auf der anderen Seite fängt es beide Richtungen der Axialkräfte ab.
  3. Gleitlager (die Reibungszahl für wenig beanspruchte Lager ist geschätzt)

Verschleißsicherheit (DIN 3996) [7]

In diesem Absatz ist die Berechnung der Verschleißsicherheit angeführt. Mehr detaillierte Informationen befinden sich im theoretischen Teil der Hilfe.

7.18 Grenzwert des Flankenabtrages

Der Grenzwert des Abtrages beim Schneckenrad dWlimn hängt vor allem von der Anlage ab, in der die Schneckenübersetzung eingesetzt ist. Er kann zum Beispiel durch das maximale Spiel in der Verzahnung bestimmt werden. Im jeden Falle wird jedoch der Grenzwert des Abtrages an der Spitzigkeitsgrenze des Zahnes erzielt. Sofern keine konkreten Bedingungen vereinbart/festgesetzt sind, werden sie als normale angenommen.

dWlim=0.3 mx cos(gm).

Der Grenzwert des Abtrages befindet sich in der grünen Zelle, der normale Wert wird nach dem Ausfüllen des Abhakfeldes automatisch ausgefüllt.

7.19 Verschleißsicherheit

Es ist möglich, sie mit der Wahl einer niedrigeren verlangten Standzeit [2.12], Wahl eines Öls mit höherer Qualität, Wahl einer höheren Viskosität [2.7,2.8] und selbstverständlich durch die Wahl der geometrischen Parameter, zu beeinflussen (zu erhöhen).

Grübchenfestigkeit (DIN 3996) [8]

In diesem Absatz ist die Berechnung der Grübchenfestigkeit angeführt. Mehr detaillierte Informationen befinden sich im theoretischen Teil der Hilfe.

Durchbiegung der Schneckenwelle (DIN 3996) [9]

Im Absatz sind die Berechnung der Durchbiegung der Schneckenwelle und die Auflagerreaktionen (Lagerbelastung). Mehr detaillierte Informationen befinden sich im theoretischen Teil der Hilfe.

Zahnfußtragfähigkeit (DIN 3996) [10]

In diesem Absatz ist die Berechnung der Zahnfußtragfähigkeit angeführt. Mehr detaillierte Informationen befinden sich im theoretischen Teil der Hilfe.

10.4 Zahnkranzdicke

Geben Sie die Zahnkranzdicke ein. Der minimale empfohlene Wert wird automatisch so ergänzt, dass der Kranzdickenfaktor YK=1.0 beträgt.

10.6 Lebensdauerfaktor / Genauigkeitsstufe

Ein höherer Lebensdauerfaktor ist bedingt mit größeren plastischen Deformationen, welche lediglich für Verzahnungen mit einer niedrigeren Genauigkeitsstufe akzeptabel sind. Bei der Forderung einer höheren Zuverlässigkeit ist es angebracht, den Lebensdauerfaktor auf YNL=1.0 einzustellen. Beim Abhaken mit dem Tastensymbol wird automatisch der Wert hervorgehend aus dem zu verwendeten Werkstoff, der Lastspielzahl und der ausgewählten Genauigkeitsstufe ergänzt.

Temperatursicherheit (DIN 3996) [11]

In diesem Absatz befinden sich die Instrumente für die Berechnung und Kontrolle der energetischen Bilanz des Getriebes. Da der Wirkungsgrad der Schneckenübersetzung wesentlich niedriger als der Wirkungsgrad einer Stirn- oder Kegelverzahnung ist, entsteht in der Verzahnung wesentlich mehr Wärme, welche abzuführen ist. Deshalb hat die Temperatursicherheit eine enorme Bedeutung für den richtigen Entwurf, welche die Getriebefunktion in den Grenzwerten des Temperaturbereiches für das benutzte Öl absichert.

Im ersten Teil ist die Berechnung der Temperatursicherheit gemäß DIN 3996 Methode C, im zweiten Teil ist die Temperaturanalyse der Schneckenübersetzung. Mehr detaillierte Informationen befinden sich im theoretischen Teil der Hilfe.

Hinweis: Im Falle einer Veränderung der Temperaturparameter des Getriebes bzw. der Öltemperatur kommt es auch zur Veränderung der Ölparameter, was rückwirkend die Berechnung der Sicherheitsfaktoren SW und SF beeinflusst. Wir empfehlen deshalb deren Rückkontrolle.

11.1 Umgebungstemperatur

Geben Sie die Umgebungstemperatur ein. Gewöhnlich 20°C [68°F].

11.2 Grenzwert der Ölsumpftemperatur

Die gewöhnlichen Maximalwerte sind für:

Die Temperatur wird entsprechend dem ausgewählten Öltyp automatisch eingesetzt. Wenn Sie einen eigenen Wert eingeben möchten, haken Sie es mit der Abhaktaste ab.

11.3 Kühlung des Getriebegehäuses

Suchen Sie aus, ob ein auf der Schneckenwelle aufgesetzte Ventilator verwendet wird oder ob das Getriebegehäuse ohne Ventilator ist.

Bemerkung: Die Verwendung eines Ventilators ist bei einer Drehzahl größer als 800 Drehungen/min sinnvoll.

11.5 Tauchschmierung Methode C

Gemäß DIN 3996 ist es möglich, eine annähernde Formel für die Berechnung der Temperatur eines sehr gut gerippten Getriebegehäuses aus Eisenguss mit Achsabstand 63-400 [mm], Schneckendrehzahl 60-3000 [/min] und mit einem Übersetzungsverhältnis 10-40 anzuwenden. Bei dieser Formel ist es notwendig mit einer Abweichung +- 10°K vom wirklichen Wert zu rechnen.

Das Ergebnis der annähernden Formel gibt die Gehäusetemperatur [11.6] und Temperatursicherheit [11.7] an, die größer als 1.1 sein soll.

11.8 Temperaturanalyse

Dieser Teil gestattet eine einfache Temperaturanalyse des Getriebes. Die meisten Eingangsparameter sind auf der Grundlage der Größe, der übertragenen Leistung, der Konstruktionstyps und weiterer eingeschätzt. Nichtsdestoweniger ist es möglich auch genauere Werte zu verwenden, welche Sie zum Beispiel aus der Messung an einem ähnlichen Getriebe oder aus der Fachliteratur gewinnen. Für die Eingabe eines eigenen Wertes des ausgewählten Parameters haken Sie diesen auf der jeweiligen Zeile mit der Abhaktaste an.

Bemerkung: Wenn keine Einspritzschmierung gewählt wurde [2.6], ist die entsprechende Zwischenrechnung [11.14-11.18] in diesem Teil in grauer Farbe dargestellt und nicht ins Ergebnis einbezogen.

11.9 Verlangte max. Ölsumpftemperatur

Sie wird auf der Grundlage des verwendeten Öls so vorgeschlagen, dass der Koeffizient der Temperatursicherheit 1.1 erreicht wird.

11.10 Rippung der Gehäuseoberfläche

In der Auswahlliste suchen Sie den Oberflächentyp (Bauweise) des Gehäuses. Der Parameterhaben Einfluss auf die Einschätzung der Oberfläche [11.11].

11.11 Freie Oberfläche des Getriebegehäuses

Die Oberfläche wird durch eine annähernde Berechnung auf der Grundlage der Verzahnungsmaße entnommen. Für die genaue Berechnung (bzw. Kontrolle) ist es angebracht den geeigneten Ausgang aus CAD 3D Modell anzuwenden.

11.12 Wärmedurchgangszahl

Die Wärmedurchgangszahl (Austausch, Strahlung) hängt von der Umgebung der Anbringung des Getriebes (Lüftung, Raumgröße), der Größe, Berippung, Schneckendrehzahl, Temperatur usw. ab. Der Einsatz eines Ventilators kann dann diese Zahl bis auf das Dreifache erhöhen. Eine genaue Berechnung dieser Zahl ist deshalb schwierig und setzt eine gründliche Analyse voraus. In der Praxis wurden Werte von 5 [W/m2*K] bis 50 [W/m2*K] gemessen. Wenn Sie mit der Abhaktaste abhaken, wird der auf der Grundlage der Drehzahl, Größe und Bauart des Getriebes eingeschätzte Orientierungswert automatisch ergänzt.

Empfohlene Werte:

Grundwerte für ein Gehäuse ohne Ventilator:
- Kleine nicht gelüftete Räume ...8-12 [W/m2*K]
- Gut gelüftete Räume…………...14-20 [W/m2*K]

Einfluss des Ventilators: Der Einsatz eines Ventilators kann die Zahl bis um 100% erhöhen
Einfluss der Größe: Kleine Gehäuse können diese Zahl bis um 50% größer, als große Gehäuse haben
Einfluss der Temperatur: Mit steigender Differenz der Außen- und der Öltemperatur kann diese Zahl bis um 15% ansteigen
Einfluss der Drehzahl: Mit steigender Drehzahl der Schnecke wächst diese Zahl

11.13 Kühlleistung des Öles (Innen / Außen), wenn verwendet wird

Bei Getrieben, bei dem es einen größeren Wärmeverlust gibt (größere Leistung, niedriger Wirkungsgrad), reicht oft nicht die natürliche Kühlung und es ist notwendig eine Zusatzkühlung einzusetzen. Dies kann sowohl in Form eines externen Ölkühlers sein, als auch im Form z. B. einer Kühlschnecke im Innern des Getriebes. Die für das Erreichen der verlangten Temperatur notwendige Verlustleistung [11.9] ist in dieser Zeile angeführt. Wenn die Zusatzkühlung nicht verlangt wird, ist dieser Wert Null.

Bemerkung: Wenn in der Zeile [2.6] die Schmierart „Einspritzung“ eingestellt ist, ist der Null-Wert eingesetzt und für die Berechnung der zusätzlichen Kühlung werden folgende Zeilen verwendet.

11.14 Einspritzschmierung

Wenn die Schmierung durch Einspritzung gewählt ist [2.6], ist es möglich in diesem Teil die Menge des Kühlöls durch eine gelieferte Pumpe vorzuschlagen.

11.15 Anwendung der Kühlleistung des Öles

Wählen Sie in dieser Zeile, ob ein Ölkühler benutzt / nicht benutzt wird. Die Benutzung des Ölkühlers übt einen Einfluss auf die Temperatur des Schmieröls aus.

11.16 Temperaturdifferenz des Schmieröles

Es handelt sich um die Temperaturdifferenz zwischen dem von der Pumpe angesaugten Öl und dem eingespritzten Öl.

Die normalen Werte sind für:

Bemerkung: Die genauen Werte sind von der Bauweise und der Größe der Kühl-/Schmiereinrichtung abhängig.

11.17 Spezifische Wärme des Schmieröles

Der Wert für das Schmieröl ist auf 1900 Ws/Kg/°K [0.454 BTU/lb/°F] voreingestellt.

11.18 Einspritzmenge

Auf der Grundlage der ausgefüllten Parameter [11.8-11.15] wird eine solche Menge des Einspritzöls vorgeschlagen, welche die Kühlung der Übersetzung auf die verlangte Temperatur gewährleistet [11.8]

Bemerkung: Auch wenn aus der Sicht der verlangten Kühlung keine Menge des Einspritzöles notwendig ist, wird eine bestimmte minimale Menge automatisch vorgeschlagen, die für die Schmierung der Übersetzung erforderlich ist.

11.20 Ölsumpftemperatur

Diese sollte kleiner als der Grenzwert sein [11.2]

11.21 Temperatursicherheit

Der Wert sollte höher als 1.1 sein.

Verzahnungsmaße (AGMA 6022-C93) [12]

In diesem Absatz ist die Berechnung der Maße nach AGMA 6022-C93 angeführt. Da der Schneckenräderentwurf einen großen Spielraum gestattet, können einige der Maßparameter gemäß DIN und gemäß AGMA abweichend sein.

Kontrolle (ANSI/AGMA 6034-B92) [13]

Vollständigkeitshalber wird hier die Festigkeitsberechnung (Kontrolle) nach AGMA angeführt. Im Vergleich mit der Berechnung nach DIN ist die Berechnung nach AGMA wesentlich einfacher, da sie eine kleinere Menge von Eingangs-parametern einbezieht. Dies beeinflusst selbstverständlich die Genauigkeit der Berechnung. Wir empfehlen deshalb eher die Kontrolle nach DIN zu nutzen, welche genauer ist und besser das Verhalten der Schneckenübersetzung beschreibt. Den Vergleich beider Methoden finden Sie im theoretischen Teil.

Kraftbestand (die Verzahnung angreifenden Kräfte) [14]

Im belasteten Getriebe entstehen Kräfte, welche auf die Konstruktion der Maschine übertragen werden. Für eine richtige Dimensionierung der Anlage ist die Kenntnis dieser Kräfte von grundsätzlicher Bedeutung. Die Orientierung der Kräfte ist in der Abbildung dargestellt, die Größe der Kräfte ist in diesem Absatz angeführt [14.1-14.6].

Parameter des gewählten Werkstoffes [15]

In diesem Absatz werden die Werkstoffcharakteristiken des Ritzel- und Rades aufgelistet.

Tipp: Eigene Werkstoffwerte können Sie auf dem Blatt "Werkstoff" eingeben.

Berechnung der Verzahnung für einen gegebenen Achsabstand [16]

Dieser Absatz enthält die Berechnung der Parameter, welche zum Erreichen des verlangten genauen Achsabstandes notwendig sind. In die Zeile [16.1] geben Sie Anzahl der Gänge der Schnecke und die Anzahl der Zähne des Schneckenrades ein. In der Zeile [16.2] geben Sie den verlangten Achsabstand ein und klicken Sie auf die Taste "Berechnungsstart". Die Berechnung kann auch mehrere Sekunden dauern und nach deren Abschluss ist die Lösungstabelle in der Zeile [16.4] ausgefüllt. Nach der Auswahl der entsprechenden Variante aus der Tabelle werden die Parameter (z1,z2,modul,q,x) in die Hauptberechnung übertragen.

Bemerkung: Die Berechnung berücksichtigt in keiner Weise die Festigkeitsparameter der Schneckenübersetzung.

Vorläufiger Entwurf des Wellendurchmessers (Stahl). [17]

In diesem Absatz werden die Wellendurchmesser (Stahl) vorgeschlagen, welche der verlangten Belastung entsprechen (übertragene Leistung, Drehzahl). Diese Werte haben lediglich eine Orientierungsaussage, für den definitiven Entwurf ist es angebracht eine genauere Berechnung zu benutzen.

Hilfsberechnungen. [18]

In diesem Absatz sind Hilfsberechnungen verfügbar. Beim Eingeben der Werte benutzen Sie dieselben Einheiten wie in der Hauptberechnung. Die Übertragung der eingegebenen und berechneten Werte in die Hauptberechnung führen sie durch das Klicken auf die Taste "OK" durch.

Grafische Ausgabe, CAD - Systeme.

Die Informationen über die Möglichkeiten der 2D- und 3D-graphischen Ausgabe und die Informationen über das Zusammenwirken mit den 2D- und 3D CAD-Systemen finden Sie im Dokument  "Grafische Ausgabe, CAD - Systeme".

Anhänge - Diese Berechnung:

 

19.3 Welle Absatz (Durchmesser, Breite)

Geben Sie die Werte entsprechend der Abbildung ein, und sofern Sie dies mit der Abhaktaste abhaken, werden die Werte automatisch ausgefüllt.

19.4 Fasewinkel der Schnecke

Geben Sie den Fasewinkel der Schnecke ein.

Einstellung der Berechnungen, Sprachenänderung.

Die Informationen über die Einstellung der Berechnungsparameter und der Spracheneinstellung finden Sie im Dokument "Einstellung der Berechnungen, Sprachenänderung".

Benutzerspezifische Anpassungen der Berechnung.

Die allgemeinen Informationen darüber, wie man die Berechnungshefte ändern und erweitern kann, sind im Dokument "Benutzerspezifische Anpassungen der Berechnung" aufgeführt.