Kraftübertragung mit der richtigen Technik

Die Antriebstechnik umfasst alle technischen Systeme, die mit Hilfe von Kraftübertragung Bewegung bzw. Energie erzeugen. In der Regel ist sie Teil eines Gesamtensystems, wie z. B. Kette und Kettenräder an einem Fahrrad. In diesem Beispiel wird Muskelkraft in eine Drehbewegung des Rads umgewandelt und das gesamte Fahrrad in Bewegung gesetzt. Generell ist die Antriebstechnik eine wichtige technische Disziplin, weshalb sie in sehr vielen Gebieten zum Einsatz kommt, beispielsweise in der Automatisierungstechnik, Medizintechnik oder auch vor allem im Bereich der KFZ-Technik.

Elemente für den Antrieb

Ein Antriebsstrang besteht aus verschiedenen Elementen, die im Zusammenspiel für die Kraftübertragung oder Kraftumwandlung verantwortlich sind. Die wichtigsten dieser Elemente möchten wir Ihnen an dieser Stelle kurz erläutern.

Motoren

Motoren sind oft das Herzstück eines Antriebsstranges. Sie wandeln verschiedene Energieformen, wie thermische oder elektrische Energie, in Bewegung um. Üblicherweise besitzen Motoren eine Welle, die von ihnen in Rotation versetzt wird. Am häufigsten verbreitet sind Elektromotoren. In vielen elektrischen Geräten befindet sich ein Elektromotor. Grundlegend wird hier nach Gleichstrommotor, Wechselstrommotor und Drehstrommotor unterschieden. Für Elektromotoren gibt es auch Geräte, die auf die Arbeit des Motors in verschiedener Hinsicht Einfluss nehmen können. So nimmt als Beispiel der Frequenzumrichter Einfluss auf die Spannung, die dem Motor zugeführt wird und steuert damit seine Drehzahl. Sanftstarter hingegen sorgen für einen sanften An- und Auslauf des Motors. So werden Maschinenteile geschont, die vom Motor angetrieben werden.

Getriebe

Die hauptsächliche Aufgabe eines Getriebes ist die Anpassung der Eingangsdrehzahl an eine bestimmte Ausgangsdrehzahl. Die Eingangsdrehzahl ist beispielsweise die Drehzahl eines Elektromotors. Die Ausgangsdrehzahl kann die erforderliche Drehzahl eines Werkzeugs sein. Das Verhältnis zwischen Eingangs- und Ausgangsdrehzahl ist die Übersetzung. Neben der Wandlung der Drehzahlen gehören auch die Wandlung bzw. Übertragung von Drehrichtungen oder Drehmomenten zur Aufgabe eines Getriebes. Getriebe gibt es in verschiedenen Formen und Funktionsweisen. Dazu gehören als Beispiel Zugmittelgetriebe, Koppelgetriebe, Schraubengetriebe usw.

Wellen

Standardmäßig sind Wellen stabförmige Maschinenelemente. Ihre Aufgabe besteht zum einen in der Übertragung von Drehbewegungen und Drehmomenten und zum anderen in der Lagerung rotierender Teile. Neben der Standard-Bauform gibt es noch zahlreiche andere, wie die Gelenkwelle oder die Kurbelwelle.

Lager

Die Lagerung von Maschinenteilen übernehmen in der Regel Lager. Sie sind dazu da, Kräfte aufzunehmen bzw. sie abzuleiten. Allerdings können sie auch eingesetzt werden, um Bewegungen zu ermöglichen oder sie einzuschränken. Grundlegend unterscheidet man zwischen Gleitlager und Wälzlager. Gleitlager erlauben Bewegungen mit Hilfe einer gleitenden Schicht zwischen den Lagerteilen. Bei Wälzlagern trennen Wälzkörper die zu lagernden Elemente. Weiterhin wird unterschieden in welche Richtungen die Lager Kräfte aufnehmen können. Radiallager nehmen Lasten auf, die senkrecht zur Drehachse wirken. Axiallager nehmen Lasten in Richtung der Wellenachse auf.

Hülltriebe

Hülltriebe zählen zu den Zugmittelgetrieben. Dabei wird noch zwischen kraftschlüssigem und formschlüssigem Zugmitteltrieb unterschieden. Zu den kraftschlüssigen zählen alle Formen von Riementrieben, bei denen Drehmomente durch Reibkräfte zwischen Riemen und Riemenscheibe übertragen werden. Beispiele für solche Riementriebe sind Keilriemen oder Flachriemen.
Zu den formschlüssigen Zugmitteltrieben zählen Zahnriementriebe und Kettentriebe. Drehmomente werden hier mit Hilfe eines formschlüssigen Profils übertragen.

Zahnräder

In so ziemlich jeder Maschine kommen Zahnräder vor. Sie werden eingesetzt, um Drehmomente und Drehzahlen zu übertragen sowie deren Größe und Richtung zu verändern. Dabei sind Zahnradpaare stets formschlüssig, also ohne Schlupf. Die Größe der Verzahnung wird in Modul nach DIN 780 angegeben. Außerdem ermöglichen sie, verglichen mit beispielsweise Hülltrieben, geringe Baugrößen. Allerdings ist der maximal mögliche Achsabstand durch die Zahnradgröße beschränkt. Größere Achsabstände müssen deshalb mit Zwischenrädern überwunden werden. Es gibt verschiedene Zahnradarten, die in erster Linie nach der Drehachsen-Lage zueinander unterschieden werden:

• Bei parallelem Achsenverlauf werden Stirnzahnräder verwendet.
• Kegelräder kommen bei sich schneiden Achsen zum Einsatz.
• Kreuzen die Achsen sich, eignen sich Hypoidräder, Schneckenräder oder Schraubräder.

Eine Sonderform stellen Zahnstangen dar. Zahnstangen sind gerade Stangen, die eine rotierende in eine lineare Bewegung oder umgekehrt umwandeln.

Schneckentriebe

Eine weitere Form von Getrieben stellen Schneckentriebe dar. Sie zählen zur Gruppe der Schraubwälzgetriebe. Grundsätzlich bestehen sie aus einer Schneckenwelle (eine schraubenförmige Welle) und einem dazu passenden Zahnrad bzw. Schneckenrad. Durch Drehen der Schneckenwelle wird das anliegende Scheckenrad ebenfalls in eine Drehbewegung versetzt.