Kompakte Schneckenradgetriebe sind weit verbreitet, haben aber einen schlechten Wirkungsgrad. Besser schneiden Kegelradgetriebe im Monoblock-Gehäuse ab. Ein Vergleich.

Aufgrund der immer knapper werdenden Energieressourcen steigen die Energiekosten heutzutage permanent an. Dieses globale Problem zwingt die Länder neue Energieressourcen zu finden oder vorhandene Energieressourcen effizient zu nutzen. Vor diesem Hintergrund werden viele Produkte – von Lampen bis hin zu Autos – neu entwickelt. Auch im industriellen Umfeld gibt es noch viel Potential, unter anderem bei Getrieben.

Auf dem Getriebemarkt sind kostengünstige Schneckenradgetriebe in kompakter Bauform weit verbreitet. Der Nachteil dieses Getriebes besteht darin, dass die Reibung zwischen der Schneckenwelle und dem Schneckenrad einen Großteil der Verluste verursacht. Das führt zu einem schlechten Wirkungsgrad des Getriebes. Da eine steigende Untersetzung die Reibungen in Schneckenradgetrieben verstärkt, nimmt auch der Wirkungsgrad weiter ab. Die Folge: Die Hälfte der Leistung des treibenden Elektromotors wird bei Anwendungen mit hohen Untersetzungen in Form von Wärme umgesetzt. Außerdem verbrauchen Maschinen, die kontinuierlich mit hoher Motorleistung laufen, viel Energie.

Im Jahr 2013 hat die Firma Yılmaz Redüktör mit der Serienfertigung ihrer hocheffizienten, kostengünstigen und kompakten Kegelradgetriebe der Baureihe K0 begonnen. Sie verfügen über die Vorteile der Schneckenradgetriebe, während deren erheblichen Nachteile beseitigt sind.

Ein Schneckengetriebe besteht aus einer Schneckenwelle und einem Schneckenrad, deren Achsen nicht parallel sondern im Allgemeinen rechtwinklig zueinander stehen. Es erfolgt also ein dauerndes Gleiten der Flanken. Das hat eine hohe Gleitgeschwindigkeit zwischen Schneckenrad und Schneckenwelle zur Folge. Ein Kegelradgetriebe besteht aus einem Kegelrad und einem Kegelritzel, deren Achsen ebenfalls im rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Allerdings ist die Gleitgeschwindigkeit, die durch die Relativbewegungen der Berührungsflächen des Kegelrades und Kegelritzels zustande kommt, im Vergleich zu Schneckengetriebe relativ gering. Aus diesem Grund haben Getriebe der Baureihe K0 einen besseren Wirkungsgrad als Schneckengetriebe. Ein Austausch ist einfach: Die Getriebe der Baureihe K0 können Schneckenradgetriebe ersetzen, weil die Abmessungen des Hollwellendurchmessers, des Abtriebsflanschs und der Drehmomentstütze übereinstimmen.

Yilmaz Redüktör stellt die Baureihe K0 mit hohen Untersetzungen in einem Monoblock-Gehäuse her. Während die Untersetzungen bei einem Schneckengetriebe von 7,5 bis zu 100 in einer Stufe reichen, werden die Getriebe der Baureihe K0 im Gegensatz dazu für Untersetzungen von 6 bis zu 140 mit zwei oder drei Stufen ausgeführt. Der Einsatz von Profilschleifmaschinen zur hochgenauen Bearbeitung der Zahnräder einschließlich Kegelräder reduziert das Laufgeräusch und steigert den Wirkungsgrad selbst bei hohen Untersetzungen.

Der Einsatz von Profilschleifmaschinen zur hochgenauen Bearbeitung von Zahnrädern einschließlich Kegelrädern reduziert das Laufgeräusch und steigert den Wirkungsgrad selbst bei hohen Untersetzungen. (Bild: Bild: Yilmaz Redüctör)

Die Getriebe der Baureihe K0 werden mit selbst hergestellten Elektromotoren der Effizienzklasse IE2 für Leistungen ab 0,25 kW ausgeliefert. Auf Wunsch können diese auch mit den Elektromotoren der Effizienzklasse IE3 für Leistungen ab 0,25 kW geliefert werden.

Vergleich zwischen der Baureihe K0 und dem Schneckenradgetriebe an einem Beispiel der Performance. (Bild: Bild: Yilmaz Redüctör)

Wie aus der Tabelle ersichtlich wird, fällt die Entscheidung bei der Auswahl des Getriebemotors auf die Baureihe K0 mit einer Getriebemotorleistung von 0,75 kW, da das Schneckenradgetriebe aufgrund des schlechten Wirkungsgrades eine größere Getriebemotorleistung von 1,1 kW für denselben Zweck benötigt. Im Vergleich zu Schneckenradgetrieben verbraucht die Baureihe K0 unter gleichen Betriebsbedingungen (4000 Betriebsstunden im Jahr) weniger Energie. Das spart 262 Euro im Jahr. So amortisieren sich die Anschaffungskosten für ein Getriebe der Baureihe K0 in kurzer Zeit. Bei einem Betrieb über 4000 h/Jahr steigt der Gewinn proportional zur Stromsparquote von 30 %.

Neben dem hohen Wirkungsgrad sind weitere Vorteile der Baureihe K0 gegenüber dem Schneckenradgetriebe bei gleicher Untersetzung ein hohes Nenndrehmoment und eine lange Lebensdauer.

Die Kegelradgetriebe erreichen eine hohe Leistungsdichte, weil die Gehäuse als Monoblock ausgeführt sind. Damit lassen sich präzise Toleranzen zwischen den Achsabständen erreichen. (Bild: Bild: Yilmaz Redüktör)

Die Getriebe von Yılmaz Redüktör sind auf Leistungsdichte optimiert, das heißt auf bestmögliche Belastbarkeit bei möglichst kleinem Volumen. Erreicht wurde diese hohe Leistungsdichte, weil die Entwickler die Getriebegehäuse als Monoblock konzipiert haben. Die Monoblöcke werden in einem Stück gegossen und mit einer einzigen Vorrichtung mittels CNC-gesteuerten Maschinen bearbeitet. Auf diese Weise lassen sich sehr starre Gehäuse mit präzisen Toleranzen zwischen den Achsabständen erreichen.

Darüber hinaus vermindert die Positionierung der Lager und der Zahnräder im Monoblock-Gehäuse das Laufgeräusch. Außerdem befinden sich aufgrund dieses Designs keine Schraubenverbindungen am Gehäuse. Das Risiko eines Ölaustritts verringert sich also ebenfalls. (ud)

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