Stirnradschneckengetriebe – Kombination aus Effizienz und Flexibilität

Ein Stirnradschneckengetriebe vereint die Vorteile zweier bewährter Getriebetechnologien: der Stirnrad- und der Schneckengetriebe. Es kombiniert die direkte Kraftübertragung des Stirnradgetriebes mit dem hohen Übersetzungsverhältnis und der potenziellen Selbsthemmung eines Schneckengetriebes. Diese Kombination eignet sich ideal für Anwendungen, in denen präzise Bewegungen, hohe Lastübertragung und ein kompakter Aufbau gefragt sind. In diesem Artikel erfahren Sie alles über den Aufbau, die Funktionsweise, Einsatzgebiete und Vorteile eines Stirnradschneckengetriebes – und warum diese Hybridlösung in vielen Industrieanwendungen unverzichtbar ist.

Was ist ein Stirnradschneckengetriebe?

Ein Stirnradschneckengetriebe ist ein mehrstufiges Getriebe, bei dem die erste Stufe meist ein Stirnradgetriebe ist und die zweite Stufe ein Schneckengetriebe. Ziel dieser Kombination ist es, die Vorzüge beider Getriebearten zu nutzen:

• Stirnradgetriebe: hohe Effizienz, einfache Herstellung, lineare Kraftübertragung
• Schneckengetriebe: hohe Untersetzung, kompakte Bauform, mögliche Selbsthemmung

Durch diese Bauweise lassen sich Übersetzungsverhältnisse realisieren, die mit einer einzigen Getriebetechnologie oft nicht effizient oder platzsparend umsetzbar wären.

Aufbau eines Stirnradschneckengetriebes

Ein typisches Stirnradschneckengetriebe besteht aus folgenden Elementen:

• Gehäuse: Kompakt und geschlossen, oft aus Aluminiumdruckguss oder Grauguss
• Stirnradstufe: Überträgt die Kraft von der Eingangswelle auf eine Zwischenwelle
• Schneckenstufe: Besteht aus einer Schneckenwelle und einem Schneckenrad, die die Bewegung auf die Abtriebswelle übertragen
• Lagerung: Hochwertige Kugel- oder Rollenlager für geräuscharmen und langlebigen Betrieb
• Dichtungen: Schützen das Getriebeinnere vor Staub und Feuchtigkeit (z. B. Wellendichtringe)

Die Verbindung beider Getriebestufen erfolgt mechanisch über eine Zwischenwelle, die oft zugleich als Träger für die Schneckenwelle dient.

Funktionsweise eines Stirnradschneckengetriebes

Die Bewegung beginnt in der Stirnradstufe: Ein Elektromotor treibt ein Stirnrad an, das seine Drehbewegung auf ein weiteres Stirnrad (auf der Zwischenwelle) überträgt. Diese Zwischenwelle ist mit der Schneckenwelle verbunden. Die Schnecke wiederum treibt ein Schneckenrad an, das auf der Abtriebswelle sitzt.

Diese zweistufige Kraftübertragung erlaubt es, sehr hohe Übersetzungsverhältnisse zu erreichen – etwa von i = 20:1 bis zu 100:1 oder mehr, abhängig von Zähnezahl und Geometrie. Gleichzeitig bleibt die Baugröße kompakt und die Montage einfach.

Mathematisches Übersetzungsverhältnis

Die Gesamtübersetzung
𝑖
gesamt
i
gesamt
​
eines Stirnradschneckengetriebes ergibt sich aus der Multiplikation der Einzelübersetzungen beider Stufen:

\[ i_{\text{gesamt}} = i_{\text{Stirnrad}} \cdot i_{\text{Schnecke}} \]
Beispiel:

Stirnradstufe:
𝑖
=
3
:
1
i=3:1

Schneckenstufe:
𝑖
=
25
:
1
i=25:1

Gesamtübersetzung:
𝑖
gesamt
=
3
⋅
25
=
75
:
1
i
gesamt
​
=3⋅25=75:1

Diese hohe Gesamtuntersetzung kann mit einer rein stirnradbasierten Lösung nur durch mehrere Stufen realisiert werden – mit größerem Bauraum.

Vorteile eines Stirnradschneckengetriebes

1. Hohe Untersetzung bei kompakter Bauform

Dank der Kombination beider Stufen lassen sich hohe Übersetzungen bei geringem Platzbedarf realisieren.

2. Geräuscharmer Betrieb

Die Schneckenstufe dämpft Vibrationen und sorgt für einen leisen Lauf – ideal für geräuschsensible Umgebungen.

3. Selbsthemmung

Bei bestimmten Ausführungen (je nach Steigungswinkel der Schnecke) kann die Schneckenstufe eine Rückdrehung verhindern – ein Sicherheitsvorteil in vertikalen Hebeanlagen.

4. Hohe Laufruhe

Die schrägverzahnte Schneckenbewegung sorgt für kontinuierlichen Zahneingriff und reduziert Lastspitzen.

5. Flexibilität in der Achsanordnung

Durch das Zusammenwirken der Stufen lassen sich unterschiedliche Wellenanordnungen (koaxial, rechtwinklig) realisieren.

6. Energieeffizienz durch Vorstufe

Die Stirnradstufe übernimmt den ersten Teil der Untersetzung mit hohem Wirkungsgrad, was die Gesamtverluste gegenüber einem reinen Schneckengetriebe verringert.

Typische Einsatzbereiche

Stirnradschneckengetriebe kommen in unterschiedlichsten Bereichen zum Einsatz – vor allem dort, wo hohe Kräfte bei begrenztem Raum effizient übertragen werden müssen:

• Fördertechnik: Antriebe für Rollenbahnen, Schneckenförderer, Gurtförderer
• Verpackungsmaschinen: präzise Bewegungssteuerung für Dosier- und Taktfunktionen
• Hubsysteme: z. B. Hebebühnen, Spindeltriebe – mit Selbsthemmung für sicheren Halt
• Holz- und Metallbearbeitung: Vorschubantriebe, Positioniereinheiten
• Automatisierungstechnik: Roboterachsen, Lineareinheiten, Werkzeugwechsler
• Lebensmittelindustrie: Anlagen mit hohen Hygienestandards und Wash-Down-Anforderungen

Konstruktive Aspekte bei Auswahl und Auslegung

Bei der Auswahl eines Stirnradschneckengetriebes sollten folgende Punkte berücksichtigt werden:

• Drehmomentbedarf: Abhängig von Anwendung, Masse und gewünschter Beschleunigung
• Übersetzungsverhältnis: Kombination passend zur Arbeitsgeschwindigkeit wählen
• Einbaulage: Waagrecht, senkrecht oder beliebig – je nach Bauform
• Temperaturbereich und Umgebung: z. B. feuchte, staubige oder hygienische Zonen
• Schmierung: Lebensdauergeschmiert oder wartungsfreundlich mit Öleinfüllung

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