Alt aber noch immer hochaktuell: Das Schneckengetriebe
Ganz klar ist nicht, wie alt das Schneckengetriebe tatsächlich ist. Aber es stammt eindeutig noch aus vorindustrieller Zeit und findet dennoch auch heutzutage weiterhin seine Anwendungsbereiche. Irgendwas muss es also richtig machen, das Schneckengetriebe.
Was genau, das sehen wir uns heute einmal an. Besonders interessiert uns dabei natürlich, welche Rolle hier das Gewinde spielt. Aber auch die generelle Konstruktion dieses Getriebes und wo genau es heute noch zu finden ist können Sie in diesem Artikel herausfinden. Also legen wir gleich los und beginnen an besten ganz von vorne!
Ein kurzer Blick in die Geschichte: So alt ist das Schneckengetriebe
Wieder einmal ist es das griechische Universalgenie Archimedes, das bei der Erfindung des Schneckengetriebes seine Hand im Spiel gehabt haben soll. Ganz sicher belegt ist das aber nicht. Später taucht das Schneckengetriebe dann wieder im späten Mittelalter auf. Zunächst in Indien im 13. und 14. Jahrhundert, dann auch in Europa. Entwürfe für Konstruktionen, die ein Schneckengetriebe nutzen, finden sich beispielsweise bei Leonardo Da Vinci und Albrecht Dürer. Im 19. Jahrhundert war es schließlich im Schiffsbau und in der Fahrzeugtechnik beliebt.
Schneckenwelle und Schneckenrad: So ist das Schneckengetriebe aufgebaut
Die beiden wichtigsten Teile, ohne die kein Schneckengetriebe auskommt, sind die Schnecke und das Schneckenrad. Häufig gehört auch noch ein Kugellager zum Aufbau und alles zusammen wird in einem kompakten Gehäuse untergebracht.
Bei der Schnecke handelt es sich um eine Welle, die wie eine Gewindestange mit einem Gewindegang versehen ist, der sich spiralförmig um den Bolzen windet. Diese Wellen können auch mehr als einen Gewindegang aufweisen, es handelt sich dann um mehrgängige Schnecken. Außerdem können Schnecken links- oder rechtsdrehend sein.
Das Schneckenrad ähnelt im Grunde einem Zahnrad, wobei die Zähne jedoch schräg stehen. Auf diese Weise können Welle und Schneckenrad ineinandergreifen. Um die Reibung möglichst gering zu halten, werden meist Materialien unterschiedlicher Härte verwendet, z.B. gehärteter Stahl für die Schnecke und Messing für das Schneckenrad.
Der Antrieb geht in fast allen Fällen von der Schnecke aus und der Kreuzungswinkel der Achsen liegt meist bei 90°. Die Schneckenwelle wird also von einem Motor zum Rotieren gebracht, greift dabei mit ihren Gewindegängen in die Zähne des Schneckenrades und versetzt dieses damit ebenfalls in Bewegung.
Die Eigenschaften des Schneckengetriebes
Ein Schneckengetriebe sticht vor allem durch die Kombination von hohen Übersetzungen mit einem vergleichsweise geringen Wirkungsgrad heraus. Seine besonderen Eigenschaften sorgen einerseits dafür, dass es für bestimmte Anwendungen großartig geeignet ist, bringen aber auch einige Nachteile mit sich.
Welche Vorteile hat ein Schneckengetriebe?
Das Schneckengetriebe zeichnet sich durch eine hohe Effizienz und Leistung aus und verbindet eine sehr genaue Übertragung der Drehmomente mit einem geringen Energiebedarf. Die hohe Übersetzung erlaubt die Umwandlung einer geringen Eingangsdrehzahl in eine hohe Ausgangsdrehzahl. Durch das kompakte Design ist die Verwendung von Schneckengetrieben auch dort eine gute Wahl, wo wenig Platz zur Verfügung steht. Dabei läuft der Antrieb auch noch sehr leise und vibrationsarm.
Welche Nachteile hat ein Schneckengetriebe?
Schneckengetriebe können sich im Betrieb rasch erhitzen, daher muss stets auf den ausreichenden Einsatz eines passenden Kühlschmierstoffes geachtet werden. Zudem treten hohe axiale Kräfte auf, die zu einer hohen Belastung führen und beim Entwurf des Gehäuses mit bedacht werden müssen.
Außerdem kommt es beim Kontakt von Schnecke und Schneckenrad häufig zu relativ viel Spiel. In Bereichen, in denen eine extreme Genauigkeit Voraussetzung ist, können Schneckengetriebe also nur bedingt zum Einsatz kommen.
Die Selbsthemmung beim Schneckengetriebe
Ein besonderes Merkmal ist zudem die Möglichkeit der Selbsthemmung. Diese tritt bedingt durch die Gleitreibung bei der Übertragung großer Übersetzungen mit niedrigen Gangzahlen auf. In diesen Fällen sorgt sie für mehr Sicherheit und machen eventuell sogar einen Bremsmechanismus überflüssig.
Allerdings kann bei hohen Drehzahlen auch eine unerwünschte Selbsthemmung eintreten, die dann dazu führt, dass die Konstruktion blockiert. Dieser Effekt sorgt dafür, dass das Getriebe nur in einem bestimmten Drehzahlbereich einwandfrei funktioniert.
Verschiedene Typen von Schneckengetriebe
Die verschiedenen Varianten beim Schneckengetriebe unterscheiden sich in erster Linie anhand der Form der Schnecke und des Schneckenrads. Beide Bauteile können zylinderförmig oder globoidisch gewölbt ausgeführt werden, woraus sich vier verschiedene Kombinationen ergeben. Am häufigsten verwendet wird die Verbindung einer zylindrischen Schnecke mit einem globoidischen Schneckenrad; diese Art wird auch als Zylinder-Schneckengetriebe bezeichnet.
Das Schneckengetriebe in der Anwendung: Hier kommt es zum Einsatz
Die möglichen Anwendungen für das Schneckengetriebe sind nicht nur sehr zahlreich, sondern auch besonders vielfältig. Fangen wir mit den naheliegenden Fällen an. In der Industrie finden wir diese Getriebe in Pressen und Walzwerken, in Förderanlagen und besonders im Bergbau.
Früher waren Schneckengetriebe auch in der Schifffahrt weit verbreitet, wo sie dazu dienten, das Ruder zu steuern. Auch in der Automobilindustrie wurden die Getriebe früher häufig eingesetzt und finden sich auch heute noch bisweilen, z.B. im Torsen-Differentialgetriebe, das in einigen Hummer und Audi quattro-Modellen verwendet wird.
Aber auch fernab großer Maschinen macht das Schneckengetriebe eine gute Figur. Es handelt sich nämlich dabei auch um den Mechanismus, der zum Stimmen von Saiteninstrumenten verwendet wird. Auf diese Weise wird die Drehbewegung vom sogenannten Flügel oder Griff auf die Stellachse übertragen, an der das Saitenende befestigt ist. Und die vielleicht schönste Anwendung ganz zum Schluss: wenn Sie die Kurbel einer Spieluhr drehen, um den lieblichen Klängen zu lauschen, dann bedienen Sie auch in diesem Moment ein Schneckengetriebe!
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