Soort tandwieloverbrengingen: Structuur, Kenmerken & Toepassingen
Tandwieloverbrengingen zijn kernelementen in mechanische transmissiesystemen en bieden nauwkeurige snelheidsregeling, koppelconversie en directionele controle. Op basis van de asopstelling en structuur vallen ze in vier hoofdcategorieën met onderscheidende kenmerken voor industriële en automotive toepassingen.
1. Tandwieloverbrengingen met parallelle assen
Ideaal voor in-lijn krachtoverbrenging, deze groep omvat vier veelvoorkomende ontwerpen.
1.1 Cilindrische tandwielen
Structuur: Rechte tanden parallel aan de as; externe ingrijping tussen parallelle assen.
Kenmerken: Gemakkelijk te produceren, lage kosten, geen axiale stuwkracht; lage contactverhouding, hoog geluidsniveau, ongeschikt voor hoge snelheden.
Belangrijkste parameters: Verhouding i = 1–5; omtreksnelheid v ≤ 3 m/s (5–8 m/s voor hoge precisie); rendement η = 0,95–0,97; module m = 1–10 mm.
Toepassingen: Machines met lage snelheid en lichte belasting (transportbanden, eenvoudige werktuigmachines, landbouwmachines).
1.2 Schuinvertande tandwielen
Structuur: Helingshoek 8°–20°; geleidelijke ingrijping voor soepele werking.
Kenmerken: Stil, stabiel draaien; belastbaarheid 20%–30% hoger dan cilindrische tandwielen; axiale stuwkracht aanwezig (vereist stuwlagers).
Belangrijkste parameters: Verhouding i = 1–8; snelheid v = 25–30 m/s (40–50 m/s voor geslepen tandwielen); rendement η = 0,97–0,99; helingshoek β = 12°–15°.
Toepassingen: Middel- tot hoge snelheid, middel- tot zware belasting (versnellingsbakken, automobieltransmissies, ventilatoren, compressoren).
1.3 Visgraattandwielen
Structuur: Symmetrische dubbele schuine tanden in visgraatpatroon heffen axiale stuwkracht op.
Kenmerken: Geen axiale belasting; capaciteit 30%–50% hoger dan schuinvertande tandwielen; uitstekende soepelheid; complexe bewerking en hoge kosten.
Belangrijkste parameters: Verhouding i = 1–10; rendement η ≥ 0,98; module m = 3–15 mm.
Toepassingen: Zware industrie (walserijen, mijnbouwmachines, scheepsreductoraandrijvingen).
1.4 Interne tandwieloverbrengingen
Structuur: Intern ringwiel grijpt in met een kleine rondsel; dezelfde draairichting.
Kenmerken: Lage slijtage, soepele beweging; ruimtegebruik 30%–50% hoger dan externe tandwielen.
Belangrijkste parameters: Verhouding i = 1,5–7; module m = 1,5–8 mm.
Toepassingen: Planetaire tandwielkasten, kranen, compacte aandrijvingen.
2. Tandwieloverbrengingen met snijdende assen
Gebruikt voor richtingsverandering onder een hoek van 90°.
2.1 Kegeltandwielen met rechte tanden
Structuur: Rechte conische tanden; 90° snijdende assen.
Kenmerken: Eenvoudige structuur, eenvoudige installatie; lage contactverhouding, lawaaierig, beperkte belasting.
Belangrijkste parameters: Verhouding i = 1–3; snelheid v ≤ 5 m/s; rendement η = 0,94–0,96; module m = 2–8 mm.
Toepassingen: Omkering bij lage snelheid en lichte belasting (werktuigmachine-hulpmiddelen, landbouwmachines).
2.2 Kegeltandwielen met spiraaltanden
Structuur: Gebogen tandspoor; contactoppervlak 2–3 keer groter dan bij kegeltandwielen met rechte tanden.
Kenmerken: Soepel, weinig geluid; capaciteit 30%–40% hoger; hoge axiale stuwkracht, strikte precisie-eisen.
Belangrijkste parameters: Verhouding i = 1–6; snelheid v ≥ 40 m/s (maximaal 60 m/s); rendement η = 0,96–0,98; module m = 3–12 mm.
Toepassingen: Hoge snelheid, zware belasting stuurinrichtingen (automobielassen, bouwmachines, scheepsversnellingsbakken).
3. Tandwieloverbrengingen met gekruiste assen
Voor krachtoverbrenging tussen niet-snijdende, niet-parallelle assen.
3.1 Gekruiste schuinvertande tandwielen
Structuur: 90° gekruiste assen; puntcontact tussen tanden.
Kenmerken: Flexibele lay-out, eenvoudig ontwerp; hoge contactspanning, laag rendement, laag koppel (≤500 N·m).
Belangrijkste parameters: Verhouding i = 1–10; rendement η = 0,85–0,90; module m = 1–5 mm.
Toepassingen: Lichte hulpoverbrengingen (instrumenten, machines voor lichte industrie).
3.2 Wormwieloverbrengingen
Structuur: 90° gekruiste assen; worm met 1–4 spoed.
Kenmerken: Grote enkelvoudige overbrengingsverhouding, ultra-stil; zelfremmend (enkele spoed); hoge schuifwrijving, lager rendement; bronzen wormwielen.
Belangrijkste parameters: Verhouding i = 8–80; enkele spoed η = 0,70–0,75, meervoudige spoed η = 0,80–0,92; hartafstand a = 20–200 mm.
Toepassingen: Grote overbrengingsverhouding, zelfremmend, ruimtebeperkte toepassingen (hijstoestellen, kleppen, machinegereedschappen).
3.3 Hypoïde tandwielen
Structuur: Versprongen niet-snijdende assen; gebogen tandvlakken, vlakcontact.
Kenmerken: Soepeler en sterker dan spiraalkegeltandwielen; lagere montagehoogte; vereist smeermiddel met extreme druk.
Belangrijkste parameters: Verhouding i = 3–10; verspringing e = 5–50 mm; module m = 3–10 mm.
Toepassingen: Aandrijfassen van voertuigen (personenauto's, SUV's, vrachtwagens).
4. Speciale planetaire tandwieloverbrengingen
Voor compacte, hoge overbrengingsverhouding, hoge precisie scenario's.
4.1 Planetaire aandrijvingen met kleine tandverschillen
Structuur: Vaste ringwiel, planetaire tandwielen, excentrische ingang; tandverschil Δz = 1–4.
Kenmerken: Grote overbrengingsverhouding, compact (30% kleiner dan standaard reductoren), hoge schokbestendigheid; hoge radiale belasting.
Belangrijkste parameters: Verhouding i = 10–100; rendement η = 0,90–0,96.
Toepassingen: Compacte apparatuur met lage snelheid en hoog koppel (mixers, mijnbouwmachines, transportbanden).
4.2 Harmonische tandwieloverbrengingen
Structuur: Cirkelvormige tandkrans, flexibele tandkrans, golfgenerator; tandverschil = 1–2.
Kenmerken: Ultra-hoge overbrengingsverhouding, klein, lichtgewicht, precisie (speling <1′), stofdicht; flexibele tandkrans gevoelig voor vermoeiing, slechte schokbestendigheid. Belangrijkste parameters: Verhouding i = 50–500; rendement η = 0,90–0,95; positioneringsnauwkeurigheid in boogseconden.
Toepassingen: Kleine apparaten met hoge precisie (robotgewrichten, ruimtevaart, medische instrumenten).
Samenvatting selectiegids
Lage snelheid, lichte belasting → Cilindrische tandwielen; middel- tot hoge snelheid, zware belasting → Schuinvertande tandwielen; extreem zware belasting → Visgraattandwielen.
Stuurinrichting onder een hoek van 90°: Lage snelheid → Kegeltandwielen met rechte tanden; hoge snelheid → Kegeltandwielen met spiraaltanden.
Grote overbrengingsverhouding + zelfremmend → Wormwieloverbrengingen; aandrijfassen van voertuigen → Hypoïde tandwielen.
Compacte lage snelheid, hoog koppel → Aandrijvingen met klein tandverschil; hoge precisie → Harmonische aandrijvingen.