Kegelräder
In Getrieben sind die Kegelräder höchsten Belastungen und extremsten Bedingungen ausgesetzt. Sie erlauben die schlupffreie Kraftübertragung zwischen zwei rechtwinklig geführten Wellen.
Hochwertige Kegelräder für Getriebe
Qualität, Präzision und Lebensdauer stehen an oberster Stelle der Anforderungen an jedes Kegelrad. Für diese Verzahnungstechnik und auch bei individuellen Kundenvorgaben und Sonderanfertigungen für derartig leistungsfähige Antriebselemente, sind Sie bei Heinrich Höner genau richtig.
Kegelräder für verschiedene Einsätze
Für die unterschiedlichsten Einsatzzwecke produzieren wir für Sie die passenden Kegelräder. Ob Einzelstücke, in Serie oder für den Sonderbedarf – wir stellen Ihre Räder auch nach Ihren Modellen und Zeichnungen her. Die meisten Kegelräder sind aus Stahl sowie Edelstahl. Mit unserer umfassenden Betriebsausstattung überholen wir komplette Getriebe oder fertigen verschiedene Antriebselemente in Lohn. Wir fertigen Kegelräder mit einem Durchmesser bis 600 mm und einer Teilkegellänge bis 300 mm sowie Achswinkel zwischen 10 bis 180°. Die Übersetzungen sind von 1:1 bis 1:10 möglich.
Module
Modul
von Modul 1 bis 10
Abmessung Durchmesser
bis 600 mm Durchmesser
Bemerkung
Achswinkel 10 – 180°
Teilkegellänge bis 300 mm
Übersetzung von 1:1 bis 1:10
Kegelräder Produktanfrage
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Hintergrundwissen: Kegelräder
Funktionsweise
Kegelräder sind eine Zahnradart wie beispielsweise Stirnräder und Schneckenräder. Bei einem Kegelrad handelt es sich um einen Kegelstumpf mit einer verzahnten Mantelfläche. Während bei dem häufig eingesetzten Stirnzahnrad die Achsen parallel zueinander ausgerichtet sind, schneiden sich in einem Kegelradgetriebe die Antriebswelle und Abtriebswelle winklig zueinander – oftmals beträgt der Achswinkel 90°. Die Berührung der Zahnflanken erfolgt linienförmig. Ein Kegelradgetriebe setzt sich aus zwei Komponenten zusammen: dem Kegelritzel und dem größeren Tellerrad. Der Antrieb erfolgt in der Regel über das Kegelritzel, wobei beide Drehrichtungen möglich sind. Kegelradgetriebe werden zur Übertragung von Drehmomenten und Drehbewegungen eingesetzt, wie zum Beispiel im Werkzeugmaschinenbau, in der Automation und in Walzwerken.
Zahnformen
Bei den Kegelrädern gibt es drei grundsätzliche Zahnformen: geradverzahnt, schrägverzahnt und bogenverzahnt. Schrägverzahnte und bogenverzahnte Kegelräder laufen generell ruhiger als geradverzahnte Räder. Bei letzteren stellen die Flankenlinien der Planradverzahnung Geraden dar, die durch die Planradmitte verlaufen. Die Geradzahnkegelräder blicken auf eine lange Historie zurück: Bereits im Jahr 1780 wurden Sie als Maschinenelement erwähnt. Das ursprüngliche Kegelzahnrad verfügte über einen geradlinigen Zahn in der Längsrichtung. Kam es einmal zu geringen Abdrängungen der Achsen, dann konzentrierte sich das Zahntragen direkt nach innen, außen, am Zahnkopf oder Zahnfuß. Damit erhöht sich die Geräuschlautstärke wesentlich und die Zahnbelastbarkeit sinkt auf ein Minimum. Beim heutigen geradlinigen Kegelzahnrad entsteht durch die geometrische Anordnung der Werkzeuge ein längsballiger Zahn. Im Getriebe resultiert aus der Umfangskraft die Radialbelastung, die durch den Eingriffswinkel bestimmt wird. Die Grenzen des Geradzahnkegelrads liegen in der Umfangsgeschwindigkeit, dem lauten Geräusch und der übertragbaren Leistung. Der Gesamt-Überdeckungsgrad der Verzahnung im Stirnschnitt besteht aus dem Profilüberdeckungsgrad.
Schrägverzahnte Räder ähneln den Geradzahnkegelrädern hinsichtlich der Konstruktion, allerdings bilden die Flankenlinien bzw. Geraden einen Kreis um die Planradmitte. Dadurch entsteht ein zusätzlicher Zahnschrägungswinkel. Im Vergleich zum Geradzahnrad bewirkt dieser Winkel neben der Radialkraft eine Komponente in axialer Richtung. Die Größe und Richtung der Radialkraft und Axialkraft bleiben dabei konstant.
Bei den bogenverzahnten Kegelrädern bilden die Flankenlinien Kurven, zum Beispiel in Form von Kreisbögen, Evolventen oder Zykloiden. Die Bogenzahnkegelräder lassen sich unterscheiden in Spiralkegelräder und Hypoidkegelräder. Die Vorteile des Spiralkegelrads gegenüber Geradzahn- und Schrägzahnrädern liegen im besseren Geräuschverhalten, der größer erreichbaren Umfangsgeschwindigkeit und in der höher zu übertragenden Leistung. Eine Abwandlung der Spiralkegelräder stellen die Hypoidkegelräder dar. Bei diesen schneiden sich die Achsen nicht, sondern sind versetzt. Durch diese Achsversetzung wird das Kegelritzel größer oder kleiner – abhängig davon, ob der Achsversatz positiv oder negativ ist. Bei einem positiven Achsversatz kann der Spiralwinkel vergrößert werden, woraus sich eine größere Belastbarkeit und höhere Übersetzungen ergeben.
Getriebearten
Wie bei jedem Zahnradgetriebe wird zwischen zwei Getriebearten unterschieden: Wälzgetriebe und Schraubgetriebe. Bei den Wälzgetrieben liegen die Achsen entweder parallel zueinander wie bei einem Stirnradgetriebe oder sie schneiden sich wie bei einem Kegelradgetriebe. Dabei rollen die Zylinder oder Kegel aufeinander ab. Anders verhält es sich bei den Schraubgetrieben: Hier gleiten die Zähne zusätzlich zur Profilebene. Im Fall von Schneckenrädern findet beispielsweise eine Linienberührung zwischen Schneckenrad und Schnecke statt. Bei einem sog. Hypoidgetriebe (s. u.) entsteht eine Punktberührung außerhalb des Achslots zwischen zwei Schraubenkegelrädern. Da bei einem Kegelradschraubgetriebe der Gleitanteil höher ist als bei Kegelradwälzgetrieben, werden höhere Übersetzungsverhältnisse begünstigt. Beim Anfahren werden bessere Wirkungsgrade erzielt als bei Getrieben mit Schneckenrädern.
Fertigung von Kegelrädern
Für die Fertigung eines Kegelzahnrads kommen unterschiedliche Werkstoffe in Frage, die von verschiedenen Faktoren und Betriebsbedingungen abhängen, wie unter anderem die Umfangsgeschwindigkeit, die Größe und das Gewicht des Antriebs sowie die Stoßfestigkeit. Gusseisen bietet zum Beispiel gute Trageigenschaften und leichte Bearbeitungsmöglichkeiten und eignet sich damit für große Zahnräder mit komplizierter Form. Stahlguss wiederum hält hohen Belastungen stand und wird für die schwierige Herstellung von Kegelrädern eingesetzt.
Traditionell werden die Räder in der zerspanenden Herstellung mit Kegelradhobel- oder Kegelradfräsmaschinen gefertigt. Das Fräsen wird heutzutage immer noch erfolgreich in der Serienfertigung eingesetzt, wobei sich das 5-Achs-Fräsen via Kegelradfräsmaschinen bei kleinen Zahnlücken nicht als rentabel erweist, aufgrund der hohen Fertigungszeit.
Zu den neueren Fertigungsmethoden gehört das 5-Achs-Fräsen auf 5-achs-simultanfähigen Bearbeitungszentren, das häufig bei Großkegelrädern und kleinen Stückzahlen verwendet wird. Bei dieser Fertigungsmethode entfallen die üblicherweise erforderlichen Korrekturschleifen bei der Fertigbearbeitung, da über eine TCA-Zahnkontaktanalyse einschließlich 3D-Laufprüfsimulation das Tragbild geprüft und beurteilt wird. Ist das Tragbild mit den technischen Vorgaben nicht deckungsgleich, ist eine Datenänderung bzw. Anpassung möglich.
Anwendungsgebiete
Als Antriebselemente finden Kegelräder Anwendung in Bereichen, bei denen die winklige Übertragung von Kraft und Bewegung sowie ein hoher Wirkungsgrad im Zyklenbetrieb gefragt sind, ebenso wie eine Wartungsarmut. Daher fallen die Einsatzgebiete der Kegelräder vielseitig aus: angefangen bei Automobilen, Lokomotiven und maritimen Anwendungen über Automation, Maschinenbau und Druckmaschinen bis hin zu den Bereichen Fördertechnik, Prüfstände und Stahlwerke. Kegelradgetriebe werden beispielsweise häufig in Fahrzeug-Differentialgetrieben eingesetzt, bei denen die Achsen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen. Hierbei wird der Antrieb des Motors um 90° gewendet und auf die Abtriebsräder übertragen. Der Vorteil gegenüber Schneckengetrieben besteht darin, dass der Wirkungsgrad nicht von der Übersetzung abhängt. Auch bei Handbohrmaschinen spielen Kegelräder als Antriebselemente eine entscheidende Rolle. Hierbei drehen sich die Räder des Spannfutters horizontal, während der Bohrergriff in einer vertikalen Richtung gedreht wird. Ein weiterer Vorteil liegt in der Erhöhung der Drehzahl des Spannfutters. Damit können verschiedene Materialien gebohrt werden. Spiralverzahnte Räder wiederum stellen wichtige Komponenten für rotierende Antriebssysteme dar. Diese sind notwendig für einen Betrieb mit hoher Belastung, Geschwindigkeit sowie für eine große Anzahl von Lastwechseln. Ein Beispiel hierfür ist die Umleitung einer Welle eines horizontalen Gasturbinentriebwerks zum vertikalen Rotor.
FAQs zum Produkt Kegelrad
1. Was sind Kegelräder?
Kegelräder sind eine spezielle Art von Zahnrädern, die in vielen mechanischen Systemen eingesetzt werden. Sie bestehen aus konischen Zahnrädern, die miteinander in Kontakt treten und die Kraft übertragen. Im Gegensatz zu geraden Zahnrädern, bei denen die Achsen der Räder parallel zueinander verlaufen, sind die Achsen der Kegelräder geneigt zueinander. Diese Neigung ermöglicht eine schräge Kraftübertragung und eine reibungslose Bewegung. Kegelräder werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die eine Drehmomentübertragung und Geschwindigkeitsänderung erfordern.
Die drei wichtigsten Informationen über Kegelräder sind:
- Konische Zahnräder: Kegelräder haben eine konische Form, bei der die Zähne auf den Kegelmantelflächen angeordnet sind. Dies ermöglicht eine schräge Kraftübertragung und eine reibungslose Bewegung.
- Kraftübertragung und Geschwindigkeitsänderung: Kegelräder werden verwendet, um Drehmoment von einer Welle auf eine andere zu übertragen und gleichzeitig die Geschwindigkeit zu ändern. Durch die Neigung der Achsen der Kegelräder können unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse erzielt werden.
- Anwendungen: Kegelräder finden in verschiedenen Anwendungen Verwendung, wie beispielsweise in Automobilen, Schiffen, Flugzeugen, Industriemaschinen und vielen anderen mechanischen Systemen, in denen eine präzise Kraftübertragung und Geschwindigkeitsänderung erforderlich ist.
2. Wie funktionieren Kegelräder?
Kegelräder arbeiten aufgrund der schrägen Zahnprofile und der Neigung der Achsen. Wenn sich die Räder drehen, greifen die Zähne ineinander und übertragen die Kraft von einem Rad auf das andere. Die Neigung der Achsen ermöglicht eine schräge Kraftübertragung und eine reibungslose Bewegung. Je nach Zähnezahlverhältnis der Kegelräder kann eine unterschiedliche Übersetzung erreicht werden, wodurch das Drehmoment und die Geschwindigkeit angepasst werden können.
Die drei wichtigsten Informationen über die Funktionsweise von Kegelrädern sind:
- Schräge Zahnprofile: Die Zähne von Kegelrädern haben eine schräge Form, die es ermöglicht, die Kraft schräg zu übertragen. Dies führt zu einer reibungsarmen und leisen Bewegung.
- Neigung der Achsen: Die Achsen der Kegelräder sind geneigt zueinander. Die Neigung bestimmt den Achswinkel.
3. Welche Vorteile bieten Kegelräder?
Kegelräder bieten verschiedene Vorteile in mechanischen Systemen.
Die wichtigsten Vorteile von Kegelrädern sind:
- Effiziente Kraftübertragung: Durch die schräge Zahnform und die reibungslose Bewegung ermöglichen Kegelräder eine effiziente Kraftübertragung. Sie minimieren den Energieverlust und sorgen für eine präzise Übertragung des Drehmoments.
- Vielseitige Anwendungsmöglichkeiten: Kegelräder finden in einer Vielzahl von Anwendungen Verwendung, da sie sowohl Drehmomentübertragung als auch Geschwindigkeitsänderung ermöglichen. Sie werden in Automobilen, Maschinenbau, Schiffen, Flugzeugen und vielen anderen industriellen Bereichen eingesetzt.
4. Wie werden Kegelräder hergestellt?
Die Herstellung von Kegelrädern erfordert spezielle Verfahren und Präzision.
Hier sind die grundlegenden Schritte zur Herstellung von Kegelrädern:
- Konstruktion und Design: Zunächst wird das Kegelrad entsprechend den Anforderungen der Anwendung konstruiert und das Design erstellt. Dies umfasst die Bestimmung der Zahnprofile, der Achsneigung und anderer geometrischer Parameter.
- Materialauswahl: Je nach Anforderungen an Festigkeit, Verschleißfestigkeit und Haltbarkeit werden geeignete Materialien für die Herstellung der Kegelräder ausgewählt. Häufig verwendete Materialien sind Stahllegierungen oder andere hochfeste Metalle.
- Zerspanungsverfahren: Die Zahnprofile der Kegelräder werden durch Zerspanungsverfahren wie Fräsen oder Schleifen hergestellt. Dabei werden präzise Werkzeuge verwendet, um die gewünschte Form der Zähne zu erzeugen.
- Wärmebehandlung: Um die Haltbarkeit und Festigkeit der Kegelräder zu verbessern, werden sie einer Wärmebehandlung unterzogen.
5. Welche Arten von Kegelrädern gibt es?
Es gibt verschiedene Arten von Kegelrädern, die je nach Anwendung und Design unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
Hier sind drei gängige Arten von Kegelrädern:
- Geradverzahnte Kegelräder: Bei geradverzahnten Kegelrädern sind die Zähne gerade angeordnet. Diese Art von Kegelrädern wird häufig bei einfachen Anwendungen eingesetzt
- Schrägverzahnte / spiralverzahnte Kegelräder: Schrägverzahnte bzw. spiralverzahnte Kegelräder haben schräge / bogenförmige Zähne, die einen größeren Kontaktbereich bieten. Dadurch wird eine höhere Tragfähigkeit und eine bessere Kraftübertragung erzielt. Diese Art von Kegelrädern wird häufig in schweren Maschinen und Fahrzeuggetrieben eingesetzt.
- Hypoidkegelräder: Hypoidkegelräder sind spezielle Kegelräder, bei denen die Achsen weder parallel noch schneidend zueinander verlaufen. Sie werden verwendet, um hohe Drehmomente zu übertragen und ermöglichen kompakte Bauweisen. Hypoidkegelräder finden Anwendung in Antriebssystemen von Fahrzeugen, insbesondere in Differentialgetrieben.
Die drei wichtigsten Informationen über Arten von Kegelrädern sind:
- Geradverzahnte Kegelräder: Zähne sind gerade angeordnet. Geeignet für einfache Anwendungen.
- Schrägverzahnte / spiralverzahnte Kegelräder: Zähne sind schräg / bogenförmig angeordnet, bieten höhere Tragfähigkeit und bessere Kraftübertragung. Diese Art von Kegelrädern findet Verwendung in schweren Maschinen und Fahrzeuggetrieben.
- Hypoidkegelräder: Achsen verlaufen nicht schneidend. Hohe Drehmomentübertragung und kompakte Bauweise. Einsatz in Differentialgetrieben von Fahrzeugen.
6. Wie werden Kegelräder gewartet und geschmiert?
Die regelmäßige Wartung und Schmierung von Kegelrädern ist entscheidend für ihre Leistung und Lebensdauer.
Hier sind einige wichtige Punkte bei der Wartung und Schmierung von Kegelrädern:
- Reinigung: Vor der Schmierung sollten Kegelräder gründlich gereinigt werden, um Schmutz, Staub und Ablagerungen zu entfernen. Dies kann mit geeigneten Reinigungsmitteln und Bürsten erfolgen.
- Schmiermittelwahl: Die Auswahl des richtigen Schmiermittels ist entscheidend. Es sollte eine hohe Schmierleistung und gute Haftungseigenschaften aufweisen. Fett oder Öl mit den geeigneten Viskositätseigenschaften für die Anwendung werden empfohlen.
- Schmierung: Die Kegelräder sollten regelmäßig geschmiert werden, um eine reibungsarme Bewegung und eine optimale Leistung sicherzustellen.
7. Was sind die Hauptanwendungen von Kegelrädern?
Kegelräder finden in verschiedenen Bereichen Anwendung, insbesondere in solchen, die eine präzise Kraftübertragung und Geschwindigkeitsänderung erfordern. Zu den Hauptanwendungen von Kegelrädern zählen die folgenden Bereiche:
- Fahrzeugindustrie: In der Fahrzeugindustrie werden Kegelräder in Differentialgetrieben eingesetzt. Sie ermöglichen die richtige Verteilung des Drehmoments zwischen den Rädern und tragen zur Stabilität und Steuerbarkeit von Fahrzeugen bei. Zudem kommen Kegelräder in Getrieben und Achsantrieben zum Einsatz.
- Maschinenbau: Im Maschinenbau werden Kegelräder in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, wie beispielsweise in Werkzeugmaschinen, Druckmaschinen und Industrieanlagen. Sie ermöglichen die Drehmomentübertragung und Geschwindigkeitsänderung in diesen Maschinen und tragen zur Präzision und Effizienz bei.
- Schiffs- und Flugzeugbau: Kegelräder finden auch im Schiff- und Flugzeugbau Verwendung. Sie werden in den Antriebssystemen von Schiffen eingesetzt, um die Propeller zu drehen und die Geschwindigkeit zu regulieren. In Flugzeugen kommen Kegelräder in den Antriebssystemen der Fahrwerke zum Einsatz, um das Hoch- und Herunterfahren der Räder zu ermöglichen.
Die drei wichtigsten Informationen über die Hauptanwendungen von Kegelrädern sind:
- Fahrzeugindustrie: Kegelräder werden in Differentialgetrieben und Achsantrieben von Fahrzeugen eingesetzt.
- Maschinenbau: Kegelräder finden Anwendung in Werkzeugmaschinen, Druckmaschinen und anderen Industrieanlagen.
- Schiffs- und Flugzeugbau: Kegelräder werden im Schiffsbau für den Antrieb der Propeller und im Flugzeugbau für die Fahrwerksantriebe verwendet.
8. Was sind wichtigste Merkmale von hochwertigen Kegelrädern?
Hochwertige Kegelräder zeichnen sich durch bestimmte Merkmale aus, die ihre Leistung, Haltbarkeit und Zuverlässigkeit gewährleisten.
Hier sind die wichtigsten Merkmale von hochwertigen Kegelrädern:
- Präzise Fertigung: Hochwertige Kegelräder werden mit großer Präzision hergestellt. Dies umfasst die genaue Zahnprofilierung, die richtige Achsneigung und die hochwertige Oberflächenbearbeitung. Präzise Fertigung gewährleistet eine reibungslose Bewegung und eine optimale Kraftübertragung.
- Hochwertige Materialien: Kegelräder sollten aus hochfesten Materialien hergestellt werden, die eine hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit bieten. Häufig verwendete Materialien sind Stahllegierungen mit speziellen Eigenschaften für den Einsatz in Kegelrädern.
- Sorgfältige Wärmebehandlung: Eine sorgfältige Wärmebehandlung ist entscheidend, um die Härte und Festigkeit der Kegelräder zu verbessern. Dies gewährleistet eine lange Lebensdauer und erhöht die Belastbarkeit der Räder.
- Präzise Zahngeometrie: Die Zahngeometrie der Kegelräder spielt eine entscheidende Rolle für eine optimale Kraftübertragung. Hochwertige Kegelräder haben präzise und gut angepasste Zahnprofile, die eine gleichmäßige Lastverteilung und eine hohe Tragfähigkeit ermöglichen.
- Effektive Schmierung: Eine angemessene Schmierung ist wichtig, um den Verschleiß der Kegelräder zu reduzieren und ihre Leistungsfähigkeit aufrechtzuerhalten. Hochwertige Kegelräder verfügen über geeignete Schmierkanäle und -systeme, die eine effektive Schmierung gewährleisten.
Die drei wichtigsten Informationen über die Merkmale von hochwertigen Kegelrädern sind:
- Präzise Fertigung: Hochwertige Kegelräder werden mit großer Präzision hergestellt, um eine reibungslose Bewegung und optimale Kraftübertragung sicherzustellen.
- Hochwertige Materialien: Kegelräder bestehen aus hochfesten Materialien mit hoher Festigkeit und Verschleißfestigkeit.
- Sorgfältige Wärmebehandlung: Eine sorgfältige Wärmebehandlung verbessert die Härte und Festigkeit der Kegelräder und erhöht ihre Belastbarkeit.