Techniekgids // Aandrijftechniek mechanisch // Tandwielaandrijving

Tandwielaandrijving

Wat is een tandwielaandrijving en wat zijn de eigenschappen van dit type overbrenging?

Een tandwielaandrijving of tandwieloverbrenging kan vermogen overbrengen tussen twee of meer getande wielen die rechtstreeks in elkaar grijpen. Door het drijvende tandwiel wordt een draaiende beweging overgebracht op de daaropvolgende tandwielen. Ook wordt deze aandrijving ingezet om een toerental te vergroten of juist te verkleinen. De aandrijving heeft een drijfwiel en een volgwiel, dit noemen we ook wel het ‘drijvende wiel’ en het ‘aangedreven wiel’. Deze overbrenging kan gebruikt worden om de draairichting van de aandrijving te laten keren. Met conische tandwielen kan een aandrijving haaks overgebracht worden. Ook kan een tandwielaandrijving gebruikt worden om een lineaire beweging tot stand te brengen. In dit geval wordt een tandwiel gecombineerd met een tandheugel. Een tandheugel is een lengte stafmateriaal voorzien van vertanding.

Wat zijn de kenmerken van een tandwielaandrijving?

Grote overbrengingsverhoudingen mogelijk in een compacte aandrijving
Geen kans op slip
Geschikt voor vermogens
Weinig wrijvingsverlies
Slijtvast
Constante snelheidsverhouding
Minder geschikt voor hoge snelheden
Aandrijving behoeft regelmatig smeren
Hogere snelheden geeft hoog geluidsniveau
Starre aandrijving geschikt voor hoge precisie
Geen trillingsreductie
Niet geschikt voor grote as afstanden

Waar worden tandwielaandrijvingen toegepast?

Hefinstallaties
Tandwielkasten
Algemene machinebouw

Hoe bepaal je het moduul van een tandwiel of tandheugel?

Het moduul of modulus van een tandwiel zegt iets over de h.o.h. maat van de tand. Het is een vaste verhouding tussen de steekcirkel en het aantal tanden van een tandwiel. Om het moduul (M) van een tandwiel te bepalen deel je de steekdiameter (D) door het aantal tanden (Z). De steekcirkel is de diameter van de cirkel die midden door de tanden loopt. Stel, de steekcirkel is 80mm, het aantal tanden is 20, dan is het moduul 80:20= 4. Tandwielen die elkaar aandrijven moeten dezelfde modulus hebben om in elkaar te grijpen en in beweging te komen. Een tandwielenstelsel met grote modulus kan grotere krachten overbrengen dan één met een kleinere modulus.

m = d
z

m = modulus
d = steekcirkeldiameter
z = aantal tanden

Voetcirkel van een moduul tandwiel berekenen

Maatvoeringen van een moduul tandwiel liggen vast in de NEN1629. De voetcirkel kan berekend worden met onderstaande formule. De voetcirkel is de diameter van het tandwiel gemeten in de dal van de tand.

kophoogte ha = m

voethoogte hv = 1,25 x m

tandhoogte h = hk + hf = 2,25 x m

voetcirkel Dv = Do – hv

hierin is:

m = moduul
h = tandhoogte
hk = kophoogte
hv = voethoogte
d = steekcirkel
Dv = voetcirkel

Hoe bereken je de hart op hart afstand tussen twee tandwielen?

Om de hartafstand tussen twee tandwielen te berekenen zijn de volgende gegevens nodig. Zie onderstaande formule om de hoh afstand tussen de tandwielen te berekenen.

a = d1 + d2
2

hierin is:

d1 = steekcirkeldiameter tandwiel 1
d2 = steekcirkeldiameter tandwiel 2
a = hartafstand

In welke materialen zijn tandwielen verkrijgbaar?

Tandwielen worden meestal gemaakt van (C45) staal. Ook zijn tandwielen verkrijgbaar in geharde uitvoering en/of worden voorzien van oppervlaktebehandeling. Daarnaast zijn ze verkrijgbaar in RVS en kunststof of vilt.

Hoe bereken je de overbrengingsverhouding van een tandwielaandrijving

Om de overbrengingsverhouding van een tandwielaandrijving te berekenen tel je de tanden van het drijfwiel en het volgwiel. Deel het aantal tanden van het drijf wiel door het aantal van het volgwiel. Dit geeft de versnelling of vertragings factor. Stel, het drijfwiel heeft 30 tanden en het volgwiel heeft er 10, dan is de verhouding: 30:10=3 dus de verhouding (versnelling) is 3:1.

Schuine of rechte vertanding?

Kenmerken van schuine tanden zijn:

De wielen lopen rustiger doordat de krachtsoverdracht geleidelijker plaatsvindt.
de tanden worden gunstiger belast zowel wat betreft de contactspanning als de voetspanning, de tandflank is namelijk gunstiger gekromd.
De mogelijkheid om een kleiner aantal tanden toe te passen zonder dat ondersnijding optreedt.
Een nadeel van schuine tanden is dat een axiale kracht optreedt die soms door een axiaal lager moet worden opgenomen.

Tandwielen voorzien van boring

Een tandwiel kan op verschillende manieren op een as gemonteerd worden. Een boring met spiebaan is een veel voorkomende methode. Hier vind je een tabel met een passingsstelsel en spiebaan afmetingen. Ook is het mogelijk om de tandwiel op een as te fixeren met een spanset. Bij een spanbus montage kan de positie van het tandwiel op de as in de lengte richting en in hoek aangepast worden. Ook is er een hoger vermogensoverdracht mogelijk. De kracht wordt verdeeld over de gehele oppervlakte van de as. Bij een spiebaanverbinding is dit alleen ter hoogte van de spiebaan. De spanbus heeft als nadeel dat er meer ruimte nodig is bij montage.