Spiralkegelgetriebe: Leistungsanalyse der Kerngetriebekomponenten

Struktureller Aufbau der wichtigsten Getriebekomponenten
Die Kernfunktion des Spiralkegelgetriebe basiert auf einer Getriebeeinheit, die aus einem Paar ineinandergreifender Spiralkegelräder besteht. Dieses Zahnradpaar ist in einem bestimmten Winkel im Gehäuse angeordnet, normalerweise 90 Grad, um sich an die Änderung der Kraftübertragungsrichtung anzupassen. Das Antriebsrad ist durch eine Passfederverbindung oder Presspassung an der Eingangswelle befestigt, um sicherzustellen, dass es bei der Leistungseingabe nicht zu einem relativen Verrutschen kommt. Das Abtriebsrad ist ebenso stabil mit der Abtriebswelle verbunden und bildet einen kompletten Kraftübertragungsweg. Als tragende Struktur bietet das Gehäuse eine präzise Positionierungsunterstützung für die Zahnräder und Wellen und sorgt durch die Gestaltung des Schmierölkanals für eine kontinuierliche Schmierung des Zahnradeingriffsbereichs, um Reibungsverluste während der Übertragung zu reduzieren. ​

Eingriffseigenschaften der Spiralzahnoberfläche
Die Zahnoberfläche des Spiralkegelrads weist ein spiralförmiges Liniendesign auf, das sich wesentlich von der geraden Zahnoberfläche des gewöhnlichen geraden Kegelrads unterscheidet. Wenn das Antriebszahnrad durch Kraft angetrieben wird, um sich zu drehen, stehen seine Schrägzahnoberfläche und die Zahnoberfläche des angetriebenen Zahnrads nicht sofort und vollständig in Kontakt, sondern passen sich allmählich von einem Ende des Zahns an, und der Kontaktpunkt bewegt sich kontinuierlich entlang der Zahnlänge, bis das andere Ende des Zahns nicht mehr im Eingriff ist. Dieser progressive Eingriffsprozess macht die Kraftänderung zwischen den beiden Zahnrädern sanfter und vermeidet das Aufprallphänomen, das durch die plötzliche Änderung der momentanen Kontaktfläche beim Eingriff der Stirnräder entsteht. Der Neigungswinkel der Spiralzahnoberfläche wird genau berechnet, um sicherzustellen, dass während des Eingriffsvorgangs immer mindestens ein Zahnpaar in wirksamem Kontakt ist und die Kontinuität der Kraftübertragung aufrechterhalten wird, die auch die Hauptquelle für die Laufruhe des Spiralkegelradgetriebes ist. ​

Die inhärenten Vorteile einer reibungslosen Übertragung
Das Spiralkegelradgetriebe weist aufgrund der Laufruhe und Kontinuität des Übertragungsprozesses mehrere Leistungsvorteile auf. Die Schwingungsamplitude während des Übertragungsvorgangs wird deutlich reduziert, was auf die gleichmäßige Änderung der Kraft beim Eingriff zurückzuführen ist, wodurch die durch Stöße verursachten hochfrequenten Schwingungen reduziert werden und dadurch die Möglichkeit einer Kastenresonanz verringert wird, was dazu beiträgt, die Gesamtlebensdauer der Ausrüstung zu verlängern. Der kontinuierliche Eingriffszustand sorgt für eine gleichmäßigere momentane Lastverteilung auf der Zahnoberfläche, vermeidet lokale Spannungskonzentrationen, verbessert die Ermüdungsbeständigkeit des Zahnrads und ermöglicht es dem Getriebe, unter langfristigen Hochlastbedingungen einen stabilen Betrieb aufrechtzuerhalten. Die sanften Übertragungseigenschaften reduzieren auch den Dezibelwert des Lärms und schaffen so eine geeignetere Arbeitsumgebung für den Gerätebetrieb. ​

Kompatibilität mit dem Übertragungssystem
Das Design der Kerngetriebekomponenten des Spiralkegelradgetriebes muss mit den Parametern des gesamten Getriebesystems übereinstimmen. Das Übersetzungsverhältnis zwischen Antriebsrad und Abtriebsrad bestimmt das Übersetzungsverhältnis. Durch Anpassen des Übersetzungsverhältnisses können die Eingangs- und Ausgangsgeschwindigkeit genau umgerechnet werden, um den Geschwindigkeitsanforderungen verschiedener Geräte für die Leistungsabgabe gerecht zu werden. Das Modul und die Zahnbreite des Zahnrads werden entsprechend der Größe der übertragenen Leistung ausgewählt, um sicherzustellen, dass die Zahnoberflächenfestigkeit ausreicht, um der Arbeitsbelastung standzuhalten. In tatsächlichen Anwendungen optimieren Konstrukteure das Material des Spiralkegelrads entsprechend dem Drehmoment und der Drehzahl der Eingangswelle sowie den Lastanforderungen der Ausgangswelle. Der häufig verwendete legierte Stahl kann nach dem Aufkohlen und Abschrecken gleichzeitig die Anforderungen an Härte und Zähigkeit erfüllen und so die Zuverlässigkeit der Getriebekomponenten weiter verbessern. ​