Wählen Sie das richtige Getriebe
Wählen Sie das richtige Getriebe: Kegelrad- statt Schneckengetriebe
Bei Kegelradgetrieben wird häufig ein Schneckengetriebe eingesetzt. Dieses hat jedoch aufgrund der hohen Reibungsverluste einen relativ geringen Wirkungsgrad. Die Lösung? Stirnrad-Kegelradgetriebe! Wenn ein Anbaugerät in einem 90-Grad-Winkel mit reduzierter Drehzahl/hohem Drehmoment angetrieben werden muss, sollten Sie sich für einen Winkelgetriebemotor entscheiden.
Grob gesagt gibt es 4 Arten von Reduktionsmitteln:
1 - Schneckengetriebe
2 - Kegelradgetriebe
3 - Kronenradgetriebe (Hypoid-Getriebe)
4 - Planetengetriebe
In industriellen Anwendungen werden hauptsächlich Schnecken- und Kegelradgetriebe verwendet. Diese sind in der Regel leicht verfügbar/schnell lieferbar.
Das rechtwinklige Schneckengetriebe arbeitet mit einer Schnecke und einem Schneckenrad, wobei sich die Schnecke im 90°-Winkel zum Schneckenrad dreht. Seine Vorteile sind: Kompakt und relativ kostengünstig, selbstbremsend bei hohen Übersetzungsverhältnissen, vibrations- und geräuscharm. Die Nachteile sind: geringerer Wirkungsgrad (40-85 %) aufgrund der hohen Reibung, höhere Wärmeentwicklung, häufig erforderliche Kühlung bei höheren Leistungen und höherer Verschleiß aufgrund der Gleitreibung zwischen Schnecke und Schneckenrad.
Das Kegelstirnradgetriebe verwendet Kegelräder (z. B. schrägverzahnte oder spiralförmige Kegelräder) zur Kraftübertragung im 90°-Winkel. Die Vorteile sind: höherer Wirkungsgrad (95-98 %), also weniger Energieverlust, langlebiger und verschleißfester durch effizientere Verzahnung, geeignet für höhere Lasten und Dauerbetrieb. Die Nachteile sind: teurer in der Anschaffung als ein Schneckengetriebe, weniger kompakt als ein Schneckengetriebe, erfordert manchmal zusätzliche Schmierung und eine genauere Ausrichtung.
Ist die Selbsthemmung nicht erforderlich oder sogar unerwünscht, wiegen die Nachteile (etwas höherer Anschaffungspreis und die geringfügig schlechtere Kompaktheit) des Kegelstirnradgetriebes den wesentlich günstigeren Wirkungsgrad gegenüber dem Schneckengetriebe nicht auf.
Ein Schneckengetriebe hat einen Wirkungsgrad zwischen 40 und 85 %, je nach Übersetzung und Schmierung. Ein Kegelradgetriebe hat einen Wirkungsgrad zwischen 95 und 98 %, unabhängig von der Übersetzung.
Bei einem niedrigen Übersetzungsverhältnis (5:1 - 10:1) kann ein Schneckengetriebe noch einen angemessenen Wirkungsgrad haben (etwa 80 %). Bei einem hohen Übersetzungsverhältnis (>30:1) kann der Wirkungsgrad eines Schneckengetriebes auf 40-60 % fallen, während ein Kegelstirnradgetriebe immer noch 95 % oder mehr erreicht.
Das bedeutet, dass ein Schneckengetriebe 30-50 % mehr Energie für die gleiche Ausgangsleistung verbraucht.
Nachfolgend ein Berechnungsbeispiel für einen 22 kW-Antrieb, bei dem ein Schneckengetriebe mit einem Kegelradgetriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 20:1 verglichen wird; Eingangsleistung 22 kW, Wirkungsgrad Schneckengetriebe 70% (0,70), Wirkungsgrad Kegelradgetriebe 96% (0,96)
Berechnung der Ausgangsleistung: 𝑃-out = 𝑃-in × 𝜂
Für das Schneckengetriebe: 𝑃-out, Schnecke = 22 × 0,70 = 15,4 kW
Für das Kegelradgetriebe: 𝑃-out, Kegel = 22 × 0,96 = 21,12 kW
Das Schneckengetriebe verliert 22 - 15,4 = 6,6 kW an Wärme, während das Kegelradgetriebe 22 - 21,12 = 0,88 kW an Wärme verliert, also 6,6 kW - 0,88 kW = 5,72 kW weniger!
Bei 4000 Betriebsstunden und einem Energiepreis von 0,20 €/kWh bedeutet dies eine Energiekosteneinsparung von 5,72 × 4000 × 0,20 = 4.576 Euro pro Jahr!
Fazit: ein Kegelstirnradgetriebe ist wesentlich effizienter, vor allem bei höheren übersetzungen. die Verlustleistung ist deutlich geringer, was zu erheblichen energie- und Kosteneinsparungen führt. Außerdem ist das Kegelstirnradgetriebe deutlich weniger verschleißanfällig, also wartungsfreundlicher, langlebiger, da es viel länger hält und somit betriebssicherer ist. Ein Schneckengetriebe ist eine gute Wahl für selbstbremsende Anwendungen oder Anwendungen mit geringer Leistung, aber nicht für Effizienz und/oder Haltbarkeit.
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