Unsere außenverzahnte Zahnräder
Über die Zähnezahl beider Räder lässt sich ein festes Übersetzungsverhältnis erzeugen. Je nach Auslegung wird die Drehzahl reduziert oder erhöht und das übertragene Drehmoment entsprechend verändert.
Außenverzahnte Stirnräder zählen zu den meistgenutzten Maschinenelementen im Getriebebau. Sie kommen unter anderem in Industriegetrieben, Werkzeugmaschinen, Förderanlagen, Verpackungsmaschinen, Fahrzeugen, Servoantrieben sowie in Land- und Baumaschinen zum Einsatz.
Wir fertigen Außenverzahnungen nach Zeichnung und technischen Vorgaben als Einzelstück oder in Kleinserie.
Außenverzahnte Zahnräder bei technischen Anforderungen
Vor der Fertigung müssen deshalb mehrere technische Punkte geklärt werden:
Auch Rundlauf, Wellenlage und Lagerung beeinflussen die Funktion. Selbst eine korrekt gefertigte Außenverzahnung kann vorzeitig verschleißen, wenn die Wellen nicht ausreichend ausgerichtet sind.
Außenverzahnte Zahnräder nach Zeichnung fertigen lassen
Für die Fertigungsprüfung sind insbesondere folgende Angaben relevant:
Verzahnungsbreite
Kopfkreis- und Fußkreis-durchmesser
Gerad- oder Schrägverzahnung
Schrägungswinkel und Schrägungsrichtung
Bei einem Ersatzteilprojekt können ein vorhandenes Muster und Informationen zur Baugruppe die Zeichnungsdaten ergänzen. Das Gegenrad sollte nach Möglichkeit ebenfalls berücksichtigt werden, da Verschleiß oder ältere Sonderabmessungen die Austauschbarkeit beeinflussen können.
Vorteile außenverzahnter Zahnräder
Die Zähne greifen formschlüssig ineinander. Anders als bei einem Reibradantrieb kann das Übersetzungsverhältnis nicht durch Schlupf verändert werden.
Hoher Wirkungsgrad
Gut ausgelegte und ausreichend geschmierte Stirnradstufen können einen Wirkungsgrad von mehr als 98 Prozent erreichen. Die tatsächlich erzielbaren Werte hängen von Verzahnungsart, Lagerung, Schmierung und Betriebsbedingungen ab.
Festes Übersetzungsverhältnis
Die Zähnezahlen von Antriebs- und Abtriebsrad bestimmen die Übersetzung. Dadurch bleibt das Verhältnis der Drehzahlen während des Betriebs konstant.
Hohe Tragfähigkeit
Werkstoff, Verzahnungsbreite, Modul und Wärmebehandlung können auf die auftretenden Belastungen abgestimmt werden.
Lange Gebrauchsdauer
Bei ausreichender Schmierung, korrekter Ausrichtung und passender Belastung lassen sich außenverzahnte Zahnräder über lange Betriebszeiten einsetzen.
Etablierte Fertigungsverfahren
Außenverzahnungen lassen sich mit bewährten Verfahren herstellen. Das erleichtert die Fertigung von Einzelteilen, Ersatzteilen und wiederkehrenden Kleinserien.
Unterschiedliche Bauformen
Je nach Anforderungen kommen geradverzahnte oder schrägverzahnte Stirnräder infrage. Beide Ausführungen besitzen unterschiedliche Eigenschaften hinsichtlich Laufverhalten, Belastbarkeit und Lagerung.
Breites Einsatzgebiet
Außenverzahnte Zahnräder können vom kleinen feinmechanischen Getriebe bis zum belasteten Industrieantrieb eingesetzt werden.
Außenverzahnte Zahnräder und ihre Funktionsweise
Bei einem außenverzahnten Zahnrad liegen die Zähne auf dem äußeren Umfang. Zwei außenverzahnte Stirnräder greifen an ihren Zahnflanken ineinander und drehen sich in entgegengesetzte Richtungen.
Das Verhältnis der Zähnezahlen bestimmt die Übersetzung. Besitzt das antreibende Zahnrad beispielsweise weniger Zähne als das Abtriebsrad, wird die Drehzahl reduziert. Gleichzeitig steigt das am Abtrieb verfügbare Drehmoment, abzüglich der Verluste innerhalb der Getriebestufe.
Die Kraftübertragung erfolgt in mehreren Schritten:
- Das Antriebsrad wird durch eine Welle oder einen Motor in Drehung versetzt
- Seine Zahnflanken drücken gegen die Zahnflanken des Gegenrades
- Das Gegenrad beginnt sich in entgegengesetzter Richtung zu drehen
- Die Zähnezahlen bestimmen die Drehzahländerung
- Modul und Eingriffswinkel sorgen dafür, dass die Zähne geometrisch zusammenpassen
Für einen tragfähigen Zahneingriff müssen beide Zahnräder denselben Modul und denselben Eingriffswinkel besitzen. Bei Schrägverzahnungen müssen zusätzlich Schrägungswinkel und Schrägungsrichtung aufeinander abgestimmt sein.
Die Zahnflanken rollen und gleiten während des Eingriffs aufeinander. Eine geeignete Schmierung reduziert dabei Reibung, Erwärmung und Verschleiß.
Außenverzahnte Zahnräder als Gerad- oder Schrägverzahnung
Außenverzahnte Stirnräder können mit geraden oder schräg verlaufenden Zähnen ausgeführt werden. Welche Bauform besser geeignet ist, richtet sich nach Drehzahl, Belastung, Geräuschanforderung und Lagerung.
Geradverzahnte Stirnräder besitzen Zähne, die parallel zur Wellenachse verlaufen.
Typische Eigenschaften sind:
Für eine einfach aufgebaute, langsam laufende Getriebestufe kann eine Geradverzahnung ausreichen. Bei höheren Drehzahlen und stärkeren Anforderungen an das Laufgeräusch wird häufig eine Schrägverzahnung gewählt.
Außenverzahnte Zahnräder für Industrie und Fahrzeugtechnik
Außenverzahnte Zahnräder werden in nahezu allen Bereichen des Maschinen- und Anlagenbaus eingesetzt.
Typische Einsatzgebiete sind:
Industriegetriebe
Stirnradstufen übertragen Drehmoment zwischen parallelen Wellen und ermöglichen feste Unter- oder Übersetzungen.
Werkzeugmaschinen
Außenverzahnte Zahnräder werden in Hauptantrieben, Vorschüben, Werkzeugwechslern und Hilfsaggregaten eingesetzt.
Förderanlagen
Untersetzungsgetriebe treiben Förderbänder, Rollenbahnen, Hubwerke und weitere Transportsysteme an.
Verpackungsmaschinen
Zahnräder übertragen Bewegungen auf Transport-, Positionier- und Bearbeitungseinheiten.
Schaltgetriebe
Außenverzahnte Stirnräder bilden verschiedene Gangstufen und übertragen die Motorleistung auf den Antriebsstrang.
Verteilergetriebe
Die Antriebsleistung wird auf unterschiedliche Achsen oder Nebenaggregate verteilt.
Elektromotoren mit Untersetzungsgetrieben
Eine hohe Motordrehzahl wird in eine niedrigere Abtriebsdrehzahl mit höherem Drehmoment umgewandelt.
Servoantriebe und Roboterachsen
Kompakte Zahnradstufen übertragen Motorbewegungen auf Achsen und Gelenke.
Land- und Baumaschinen
Außenverzahnte Zahnräder arbeiten in Mähwerksantrieben, Fördersystemen, Dosieranlagen und Hydraulikpumpenantrieben.
Pumpen und Kompressoren
Zahnradstufen übertragen die Antriebsleistung auf Pumpen- oder Verdichtereinheiten.
Druckmaschinen
Zahnräder treiben Walzen, Transporteinheiten und Bearbeitungsstationen an.
Feinmechanik und Messgeräte
In kleinen Baugrößen werden Außenverzahnungen für definierte Übersetzungen und kompakte Mechanismen eingesetzt.
Außenverzahnte Zahnräder richtig auslegen und einsetzen
Bei außenverzahnten Stirnrädern müssen die Wellen parallel angeordnet sein. Abweichungen im Achsabstand oder in der Ausrichtung verändern den Zahneingriff und können die Zahnflanken ungleichmäßig belasten.
Zu den wesentlichen Anforderungen gehören:
Auch die Schmierung ist ein entscheidender Faktor. Ohne ausreichenden Schmierfilm steigen Reibung und Temperatur. Die Zahnflanken können vorzeitig verschleißen oder beschädigt werden.
Außenverzahnte Zahnräder von der Dittler GmbH
Durch die Verbindung mehrerer Bearbeitungsverfahren können wir abhängig vom Bauteil neben der Außenverzahnung auch Bohrungen, Naben, Planflächen, Passfedernuten und weitere Funktionsbereiche herstellen. Unser Qualitätsmanagement ist nach DIN EN ISO 9001 zertifiziert.
Für die Kontrolle von Bauteilen nutzen wir geregelte Prüfabläufe sowie einen räumlich getrennten Messraum mit 3-Koordinaten-Messtechnik. Viele unserer Kunden benötigen keine standardisierten Katalogzahnräder. Gesucht wird ein Einzelteil für eine bestehende Maschine, ein Ersatz für ein nicht mehr erhältliches Bauteil oder eine Kleinserie nach eigener Zeichnung. Auf solche Fertigungsaufgaben richten wir unsere Abläufe aus.
Außenverzahnte Zahnräder für feste Übersetzungsverhältnisse
Geradverzahnte Stirnräder bieten einen einfachen Aufbau und erzeugen keine Axialkräfte. Schrägverzahnte Stirnräder laufen bei höheren Drehzahlen meist ruhiger und können durch mehrere gleichzeitig tragende Zähne höhere Belastungen aufnehmen.
Für eine lange Gebrauchsdauer müssen Verzahnung, Achsabstand, Wellenlagerung und Schmierung zusammenpassen. Besonders bei Ersatzteilen ist die Abstimmung mit dem vorhandenen Gegenrad entscheidend.
Wir fertigen außenverzahnte Zahnräder nach Zeichnung und technischen Vorgaben als Einzelstück oder in Kleinserie. Dabei können abhängig vom Bauteil auch weitere Dreh-, Fräs- und Schleifbearbeitungen eingebunden werden.
Außenverzahnte Zahnräder jetzt anfragen
Senden Sie uns Ihre Zeichnung und die verfügbaren technischen Angaben über das Kontaktformular. Besonders hilfreich sind Angaben zu Modul, Zähnezahl, Verzahnungsbreite, Werkstoff, Wärmebehandlung, Bohrung, Stückzahl und Gegenrad.
Bei Ersatzteilen sollten nach Möglichkeit auch Informationen zur vorhandenen Getriebestufe vorliegen. So können wir prüfen, ob das neue Zahnrad zur bestehenden Paarung passt und welcher Fertigungsweg für das Bauteil geeignet ist.
Häufige Fragen zu außenverzahnten Zahnrädern
Was ist ein außenverzahntes Zahnrad?
Ein außenverzahntes Zahnrad besitzt Zähne auf seinem äußeren Umfang. Es greift in ein passendes Gegenrad ein und überträgt Drehbewegung sowie Drehmoment. Zwei außenverzahnte Stirnräder drehen sich dabei in entgegengesetzte Richtungen.
Wofür werden außenverzahnte Zahnräder eingesetzt?
Außenverzahnte Zahnräder werden in Industriegetrieben, Werkzeugmaschinen, Förderanlagen, Verpackungsmaschinen, Fahrzeuggetrieben, Pumpenantrieben und zahlreichen weiteren Maschinen eingesetzt. Sie eignen sich besonders für die Kraftübertragung zwischen parallel angeordneten Wellen.
Wie wird das Übersetzungsverhältnis berechnet?
Das Übersetzungsverhältnis ergibt sich aus dem Verhältnis der Zähnezahlen von Antriebs- und Abtriebsrad. Besitzt das Abtriebsrad doppelt so viele Zähne wie das Antriebsrad, halbiert sich dessen Drehzahl näherungsweise. Gleichzeitig steigt das verfügbare Drehmoment unter Berücksichtigung der auftretenden Verluste.
Welche Daten werden für die Fertigung einer Außenverzahnung benötigt?
Zu den wesentlichen Angaben gehören Modul, Zähnezahl, Eingriffswinkel, Profilverschiebung, Verzahnungsbreite und Verzahnungsart. Hinzu kommen Werkstoff, Wärmebehandlung, Bohrung, Nabe, Toleranzen und Stückzahl. Bei Schrägverzahnungen werden außerdem Schrägungswinkel und Schrägungsrichtung benötigt.
Was ist der Unterschied zwischen Außen- und Innenverzahnung?
Bei einer Außenverzahnung liegen die Zähne auf dem äußeren Umfang des Zahnrades. Bei einer Innenverzahnung befinden sie sich auf der Innenseite eines Hohlrades. Zwei außenverzahnte Räder drehen sich gegensinnig, während ein Außenrad und ein direkt eingreifendes Hohlrad in dieselbe Richtung drehen.
Wann wird eine geradverzahnte Außenverzahnung eingesetzt?
Geradverzahnte Stirnräder werden häufig bei niedrigen bis mittleren Drehzahlen verwendet. Sie sind einfacher aufgebaut und erzeugen keine Axialkräfte aus dem Zahneingriff. Bei hohen Drehzahlen kann ihre Geräuschentwicklung jedoch stärker ausfallen als bei einer Schrägverzahnung.
Wann ist eine schrägverzahnte Außenverzahnung sinnvoll?
Eine Schrägverzahnung wird bevorzugt, wenn ein ruhiger Lauf, höhere Drehzahlen und eine gleichmäßige Kraftübertragung wichtig sind. Mehrere Zahnpaare können gleichzeitig Last tragen. Allerdings entstehen Axialkräfte, die durch eine geeignete Lagerung aufgenommen werden müssen.
Warum müssen die Wellen genau ausgerichtet sein?
Ein fehlerhafter Achsabstand oder eine nicht parallele Wellenlage verändert die Lastverteilung auf den Zahnflanken. Dadurch kann die Verzahnung nur in Teilbereichen tragen. Dies erhöht Geräusche, Reibung und Verschleiß und kann die Lebensdauer der gesamten Getriebestufe verkürzen.
Welche Rolle spielt die Schmierung bei außenverzahnten Zahnrädern?
Die Schmierung trennt die aufeinander gleitenden Zahnflanken, verringert Reibung und transportiert Wärme ab. Sie schützt außerdem vor Verschleiß und Korrosion. Die passende Schmierstoffart richtet sich nach Drehzahl, Belastung, Betriebstemperatur und Bauform des Getriebes.
Können außenverzahnte Zahnräder als Einzelstück gefertigt werden?
Ja. Außenverzahnte Zahnräder werden häufig als Ersatzteil, für Sondermaschinen oder für Versuchsaufbauten als Einzelstück benötigt. Voraussetzung sind eindeutige Verzahnungsdaten und eine Bauteilgeometrie, die mit verfügbaren Werkzeugen hergestellt werden kann.
Kann ein außenverzahntes Zahnrad nach Muster nachgefertigt werden?
Ein vorhandenes Muster kann wichtige Maße und Verzahnungsmerkmale liefern. Für die Nachfertigung müssen jedoch Modul, Zähnezahl, Eingriffswinkel, Werkstoff und weitere Angaben sicher bestimmt werden. Auch das vorhandene Gegenrad sollte berücksichtigt werden, damit die neue Verzahnung zur Getriebestufe passt.
Welche Werkstoffe werden für außenverzahnte Zahnräder verwendet?
Die Werkstoffwahl hängt von Drehmoment, Drehzahl, Verschleißanforderung und Baugröße ab. Häufig kommen Vergütungsstähle oder Einsatzstähle zum Einsatz. Für geringere Belastungen oder besondere Umgebungen können auch Edelstahl, Nichteisenmetalle oder technische Kunststoffe geeignet sein.