Verzahnungsberechnungen
Unsere Mitarbeiter unterstützen Sie mit Hilfe modernster Berechnungssoftware in Verbindung mit langjähriger Erfahrung. Wir lösen auch komplizierte Verzahnungsprobleme und erarbeiten mit Ihnen gemeinsam die idealen Verzahnungsgeometrien.
Planetengetriebestufe
Planetengetriebestufen ermöglichen eine sehr hohe Leistungs- und Drehmomentdichte bei kompakter Bauweise und einen hohen Wirkungsgrad. Diese Vorteile stellen jedoch besonders hohe Anforderungen an die Auslegung dar. Eine der zentralen Aufgaben ist die gleichmäßige Lastverteilung auf die Planetenräder. Diese wird maßgeblich durch die Position der Planetenräder bzw. der Planetenbolzen beeinflusst. Indirekt fließen hier auch Verzahnungsgeometrie, Profilverschiebung, Verzahnungsmodifikationen sowie die Steifigkeit von Planetenträger und Planetenbolzen ein. SPN berücksichtigt diese Zusammenhänge bereits in der frühen Auslegungsphase. Die Auswahl des richtigen Profilverschiebungsfaktors ist entscheidend für Tragfähigkeit, Wirkungsgrad und Zahnfuß- und indirekt Flankensicherheit. Ergänzend werden gezielte Profil- und Flankenlinien-Modifikationen eingesetzt, um Flankenpressungen zu reduzieren, Kantenlasten zu vermeiden und die Lebensdauer der Verzahnung nachhaltig zu erhöhen.
Für eine belastbare Lebensdauerprognose ist unter anderem die Berücksichtigung der Planetenbolzenverkippung und -verformung unerlässlich. SPN integriert diese Effekte in die Verzahnungsberechnung und ermöglicht damit eine deutlich realitätsnähere Bewertung von Tragfähigkeit und Verschleiß als vereinfachte Modelle. Auch der tatsächliche Betriebspunkt – inklusive Lastniveau, Drehzahl und Einsatzprofil – fließt gezielt in die Berechnung ein. Dadurch wird die Verzahnung exakt auf die spätere Anwendung abgestimmt. Durch die große Gestaltungsfreiheit von Planetenstufen bei Übersetzungen, Stufenkombinationen und Funktionen eröffnen sich vielfältige Optimierungsmöglichkeiten. SPN nutzt dieses Potenzial durch eine ganzheitliche Verzahnungsauslegung, die Tragfähigkeit, Wirkungsgrad, Geräuschverhalten und Lebensdauer optimal miteinander verbindet. SPN steht für präzise Verzahnungsberechnung und durchdachte Verzahnungsauslegung von Planetengetriebestufen – als Grundlage für leistungsstarke, effiziente und langlebige Getriebelösungen.
Kegelräder
Kegelräder ermöglichen die präzise Übertragung von Drehbewegungen zwischen sich schneidenden oder versetzten Achsen.
SPN bietet ein breites Spektrum an Kegelradverzahnungen, abgestimmt auf Belastung, Laufruhe und Einbausituation:
- Geradverzahnte Kegelräder für robuste und wirtschaftliche Anwendungen
- Spiralverzahnte Kegelräder für hohe Laufruhe und gleichmäßigen Kraftfluss
- Zerolverzahnung als Kombination aus robuster und laufruhiger Verzahnungsform
- Hypoidverzahnung für besonders leise Getriebe, höhere Übersetzungen und die Realisierung eines Achsversatzes
Dabei werden anwendungsspezifische Werkstoff- und Härteverfahren zur Optimierung von Tragfähigkeit und Lebensdauer eingesetzt. Der Kegelwinkel beeinflusst dabei maßgeblich die Kraftübertragung. Grundsätzlich sind alle Achswinkel realisierbar, wobei in vielen Anwendungen rechtwinklige Anordnungen bevorzugt werden. Dank ihrer kompakten Bauweise sind Kegelräder besonders platzsparend und vielseitig einsetzbar.
Für die exakte und eindeutige Fertigung von Kegelrädern, legt SPN die Werkzeuge sowie die Maschinenkinematik zur Verzahnungsproduktion selbst aus. Anschließend können mittels Fertigungssimulation die Kegelradparameter berechnet werden. Durch diese Analyse wird das Tragbild, die Laufruhe sowie die Tragfähigkeit optimiert. Des Weiteren sind in der Praxis die Lagerung sowie die Montage der Kegelräder äußerst wichtig. Mögliche Fertigungsabweichungen an Lagersitzen sowie Fluchtungsfehler können theoretisch analysiert und praktisch nach Kundenforderung ausgeglichen werden.
Die komplexen geometrischen und tribologischen Zusammenhänge erfordern den Einsatz spezialisierter Softwarepakete für Festigkeits- und Lebensdauerberechnungen. SPN vereint Berechnung, Konstruktion und Fertigung zu ganzheitlichen Kegelradlösungen mit hoher Effizienz und Betriebssicherheit.
Schneckenradsatz
Schneckengetriebe stellen aufgrund ihrer speziellen kinematischen und tribologischen Eigenschaften hohe Anforderungen an Auslegung und Berechnung. SPN verfügt über umfassende Erfahrung und tiefgehende Fachkompetenz in der Verzahnungsauslegung von Schneckenrädern und entwickelt maßgeschneiderte Lösungen für unterschiedlichste Anwendungen. Die Auswahl der geeigneten Werkstoffpaarung ist entscheidend für Tragfähigkeit, Verschleißverhalten und Lebensdauer. Je nach Anforderung kommen unterschiedliche Materialkombinationen zum Einsatz, etwa Stahl-Bronze- Paarungen für hochbelastete Antriebe. Gusslegierungen hingegen werden bei langsam drehenden hochbelasteten Antrieben eingesetzt, und spezielle Kunststoffmischungen finden bei besonders laufruhigen und wartungsarmen Getrieben ihren Einsatz.
Reibwerte, Schmierbedingungen und thermische Belastungen werden dabei gezielt berücksichtigt. Schneckengetriebe ermöglichen hohe Übersetzungen bei kompakter Bauweise und können bei Bedarf selbsthemmend ausgeführt werden, was zusätzliche Sicherheit im Betrieb bietet.
Die Tragfähigkeit des Schneckenrades wird maßgeblich durch Zahnbreite, Anschmiegung und das resultierende Tragbild bestimmt. Das Tragbild steht im Fokus der Auslegung, da es direkten Einfluss auf Wirkungsgrad, Verschleiß und Lebensdauer hat. Durch software- und fertigungstechnische Optimierungen kann ein gleichmäßiger Lastabtrag und damit ein optimaler Betrieb sichergestellt werden. Bei der Schneckenwelle werden Durchmesser, Länge und Steigungswinkel an die Belastungsanforderungen und Platzverhältnisse angepasst. Größere Durchmesser erhöhen die Steifigkeit, während der Steigungswinkel Übersetzung, Effizienz und Selbsthemmung beeinflusst. Aufgrund der Komplexität werden auch hier unterschiedliche spezialisierte Softwarepakete zur Auslegung und Lebensdauerberechnung eingesetzt. Durch die enge Verbindung von Berechnung, Konstruktion und Fertigung bietet SPN wirtschaftliche, langlebige und betriebssichere Schneckenradlösungen auf höchstem technischem Niveau.
Beveloidverzahnung
Beveloidverzahnungen sind konische Stirnradverzahnungen und eignen sich besonders für Anwendungen, bei denen ein minimales Flankenspiel bei gleichzeitig hoher Steifigkeit gefordert ist. Durch ihre spezielle Geometrie ermöglichen sie eine präzise Spieleinstellung, ohne die Vorteile klassischer Stirnradverzahnungen aufzugeben. SPN verfügt über umfassende Erfahrung in der verzahnungstechnischen Auslegung und Berechnung dieser anspruchsvollen Verzahnungsform. Charakteristisch für die Beveloidverzahnung ist, dass Rad und Ritzel entgegengesetzte Kegelwinkel aufweisen. Dadurch kann der Zahnkontakt gezielt beeinflusst und ein stabiles, linienförmiges Tragbild realisiert werden, was sich positiv auf Tragfähigkeit, Steifigkeit und Lebensdauer auswirkt.
Bei parallelen Achsen lässt sich das Flankenspiel einfach und hochpräzise durch eine Axialverschiebung einstellen. Der Zahnkontakt bleibt dabei linienförmig, wodurch eine gleichmäßige Lastverteilung und hohe Steifigkeit erreicht werden. Auch nicht parallele Achsanordnungen können mit Beveloidverzahnungen umgesetzt werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Stirnradverzahnungen, bei denen die Spieleinstellung häufig über aufwendige Exzenterlösungen erfolgt, bietet die Beveloidverzahnung eine konstruktiv einfache und robuste Alternative. Somit kann aufgrund des reduzierten Konstruktionsaufwandes der Bauraums sowie die Leistungsdichte eines Antriebs optimiert werden.
Die Auslegung von Beveloidverzahnungen folgt grundsätzlich den Regeln der Stirnradverzahnung, erfordert jedoch erweitertes Fachwissen. Zu beachten sind unter anderem:
- Vermeidung von Unterschnitt
- Einhaltung der Spitzgrenze
- Sichere Eingriffsbedingungen
- Umsetzung der Beveloidgeometrie vorwiegend über Profilverschiebung
SPN berücksichtigt dabei die konische Zahnform, die Axialverstellung sowie Fertigungs- und Montageeinflüsse. Die Tragfähigkeitsberechnung umfasst unter anderem Zahnfuß-, Flanken- und Grübchentragfähigkeit sowie die Bewertung von Steifigkeit und Spielverhalten.
Kunden profitieren von spielarm einstellbaren Getriebelösungen, reduziertem Konstruktionsaufwand und hoher Funktionssicherheit – von der ersten Auslegung bis zur serienreifen Lösung.
Komplementäre Verzahnung
Eine komplementäre Verzahnung kommt dann zum Einsatz, wenn die beiden Triebpartner aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Diese unterscheiden sich in der Regel hinsichtlich Festigkeit und Steifigkeit (E-Modul).
Bei konventionellen Verzahnungen sind die Zahndicken beider Triebpartner nahezu gleich ausgelegt. Die komplementäre Verzahnung folgt einem anderen Ansatz: Die Zahndicke des Partners mit geringerer Festigkeit und/oder Steifigkeit wird gezielt erhöht, während die Zahndicke des mechanisch stärkeren Werkstoffs im gleichen Verhältnis reduziert wird.
Auf diese Weise lassen sich die jeweiligen Werkstoffeigenschaften optimal ausnutzen. Das Ergebnis ist eine verbesserte Laufruhe sowie eine erhöhte Tragfähigkeit der Verzahnung.
Die bekannten Einflussgrößen der Verzahnungsauslegung bleiben dabei vollständig erhalten und stehen weiterhin zur Optimierung zur Verfügung, insbesondere:
- Anpassung der Zahnbreiten zur gezielten Lastverteilung
- Unterschiedliche Profilverschiebungen von Rad und Ritzel
- Optimierung der Steifigkeitsverteilung im Zahneingriff
- Berücksichtigung geometrischer Grenzen, insbesondere der Spitzengrenze schmaler Verzahnungen
Die verzahnungstechnische Berechnung berücksichtigt die Wechselwirkungen beider Verzahnungspartner und umfasst unter anderem:
- Tragfähigkeitsnachweise für Zahnfuß und Flanke
- Bewertung der Lastverteilung über die Zahnbreite
- Berücksichtigung unterschiedlicher E-Module und der daraus resultierenden Verformungen
Auf diese Weise wird ein dauerhaft zuverlässiges Zusammenwirken der Verzahnungspartner sichergestellt.
Komplementäre Verzahnungen sind mit allen gängigen Verzahnungsarten realisierbar, darunter Stirnrad-, Kegelrad-, Zahnstangen- und Schneckenverzahnungen.
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