Lernfeld 8 · Prüfung Teil 2

Getriebe, Riemen und Übersetzungen

Getriebe und Riementriebe für Antriebe: Übersetzung, Abtriebsmoment, Stirnrad-, Kegelrad-, Schnecken- und Planetengetriebe, Keil- und Zahnriemen.

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Darum geht es

Getriebe passen die Drehzahl des Motors an die Arbeitsmaschine an. Die Übersetzung ist das Verhältnis von Antriebs- zu Abtriebsdrehzahl; bei Zahnrädern entspricht sie dem Verhältnis der Zähnezahlen, beim Riementrieb dem der Scheibendurchmesser. Wird ins Langsame übersetzt, steigt das Moment ungefähr um denselben Faktor, vermindert um den Wirkungsgrad. Die Leistung bleibt abzüglich der Verluste gleich, ein Getriebe erzeugt keine Leistung.

Stirnradgetriebe mit parallelen Wellen haben je Stufe einen Wirkungsgrad von etwa 98 %. Kegelradgetriebe lenken die Kraft um 90° um. Schneckengetriebe schaffen große Übersetzungen in einer Stufe, haben aber wegen der Gleitreibung einen deutlich geringeren Wirkungsgrad und können selbsthemmend sein. Planetengetriebe sind gleichachsig, kompakt und spielarm, deshalb sitzen sie oft an Servomotoren. Bei der Auswahl eines Getriebemotors berücksichtigt der Betriebsfaktor Stöße, Schalthäufigkeit und Laufzeit; auch die Einbaulage muss angegeben werden, weil Ölmenge und Entlüftung davon abhängen.

Keilriemen übertragen die Kraft reibschlüssig über die Flanken und arbeiten mit etwa 1 bis 2 % Dehnschlupf. Zahnriemen sind formschlüssig und laufen winkelgenau. Wichtig beim Einbau: Scheiben fluchten lassen, Riemen ohne Werkzeug auflegen, Spannung nach Herstellerangabe einstellen und nach der Einlaufzeit nachprüfen, Mehrfachriemen immer als Satz tauschen. Zu straffe Riemen zerstören die Motorlager, zu lockere rutschen und werden heiß.

Das solltest du dir merken

Übersetzung ins Langsame senkt die Drehzahl und erhöht das Moment.
Beim Riementrieb ist die Umfangsgeschwindigkeit an beiden Scheiben gleich.
Bei mehrstufigen Getrieben werden die Einzelübersetzungen multipliziert.
Schneckengetriebe haben große Übersetzung, aber niedrigen Wirkungsgrad.
Keilriemen immer satzweise tauschen und nach dem Einlaufen nachspannen.

Formeln

Übersetzung: $i = \frac{n _{1}}{n _{2}} = \frac{z _{2}}{z _{1}} = \frac{d _{2}}{d _{1}}$; $n_{1}$ Antriebs-, $n_{2}$ Abtriebsdrehzahl, $z$ Zähnezahlen, $d$ Wirkdurchmesser der Riemenscheiben
Abtriebsmoment: $M_{2} = M_{1} \cdot i \cdot η$; $M_{1}$ Antriebsmoment, $M_{2}$ Abtriebsmoment in N·m, $η$ Getriebewirkungsgrad
Planetengetriebe mit festem Hohlrad: $i = 1 + \frac{z _{H}}{z _{S}}$; Antrieb über die Sonne ( $z_{S}$ ), Abtrieb über den Steg, Hohlrad ( $z_{H}$ ) steht still

Typische Fehler in der Prüfung

Beim Getriebe das Moment durch die Übersetzung geteilt statt multipliziert.
Die Riemenformel falsch herum aufgestellt, sodass die große Scheibe schneller dreht.
Beim Planetengetriebe nur das Verhältnis von Hohlrad zu Sonne gerechnet.

Tipps aus der Werkstatt

Prüfe dein Ergebnis mit gesundem Menschenverstand: Wird ins Langsame übersetzt, muss das Abtriebsmoment größer und die Drehzahl kleiner werden. Beim Riementrieb dreht die große Scheibe immer langsamer. Kommt bei dir das Gegenteil heraus, hast du die Formel falsch herum aufgestellt.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

14 Aufgaben zu „Getriebe, Riemen und Übersetzungen“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Elektroniker/-in für Maschinen und Antriebstechnik, Lernfeld 8 (Mechanische Komponenten dimensionieren und integrieren). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.