Was ist ein Stirnrad?
Ein Stirnradgetriebe ist die einfachste und gebräuchlichste Art von Getriebe. Es ist im wesentlichen eine Scheibe mit einer Reihe gleichförmiger Zähne, die entlang der Außenkante vorstehen. Das Stirnradgetriebe wird in vielen alltäglichen Geräten verwendet, von den winzigen Kunststoffgeräten für Aufziehspielzeug bis zu den großen Metallversionen für Industriewaschmaschinen.
Der Zweck eines Getriebes besteht darin, die Drehzahl eines Motors in die Drehkraft oder das Drehmoment umzuwandeln, die bzw. das benötigt wird, um ein Gerät funktionsfähig zu machen. Der Prozess der Übersetzung von Drehzahl in Drehmoment ist als Untersetzung bekannt, da die Drehzahl des Motors in die Zahnräder eingegeben und dann reduziert wird, bevor sie an die Drehvorrichtung ausgegeben wird. Die Rotationskraft einer Reihe von Zahnrädern wird üblicherweise als Verhältnis geschrieben.
Mindestens zwei Gänge müssen zusammenarbeiten, um eine Untersetzung zu erreichen. Ein kleines Zahnrad und ein größeres Zahnrad werden nebeneinander aufgestellt, wobei die Zähne ineinander greifen. Ein Stirnrad muss immer auf einer Welle angeordnet sein, die parallel zur Welle des zugehörigen Stirnrads verläuft, damit die Zähne richtig ineinander greifen. Andere Arten von Zahnrädern, wie z. B. Schräg- und Kegelräder, können in unterschiedlichen Winkeln arbeiten.
Die an dem kleineren Zahnrad angebrachte Welle wird von einem Motor gedreht, der das Zahnrad dreht. Da die Zähne des kleinen Zahnrads mit den Zähnen des größeren Stirnrads verzahnt sind, kann sich das erste Zahnrad nicht drehen, ohne auch seinen Begleiter zu drehen. Der wichtige Punkt hierbei ist, dass der erste Gang, da er kleiner als der zweite Gang ist, mehr als einmal gedreht werden muss, damit der zweite Gang eine volle Umdrehung ausführt. Somit wird die Drehzahl des Motors zur Drehkraft. Eine Reihe von mehreren Gängen kann verwendet werden, um die Untersetzung noch weiter zu erhöhen.
Stirnräder haben einen Vorteil gegenüber anderen Arten von Zahnrädern, da sie einfach aufgebaut und kostengünstig herzustellen sind. Sie können aus jedem harten Material hergestellt werden, von Kunststoff bis Stahl, aber sie haben einige Nachteile, wenn es um Funktionalität geht. Wenn sich zwei Stirnräder zusammen drehen, neigen sie dazu, viel Lärm zu machen. Dies liegt daran, dass die Zähne schnell aufeinander treffen. Bei hohen Geschwindigkeiten verursachen Stirnräder ein Jammern, das sie für den Einsatz in Geräten, bei denen Geräusche eine Rolle spielen, ungeeignet macht. Der andere Nachteil von Stirnrädern besteht darin, dass sie auf parallelen Wellen angeordnet werden müssen, was zu gewissen konstruktiven Einschränkungen führt.