Rollenzüge und Getriebe

Rollenzüge – auch als Flaschenzüge bezeichnet – gehören zu den ältesten Vorrichtungen, die der Mensch erfand, um mit ihnen (und seinen bescheidenen Körperkräften) große Kräfte zum Anheben oder Transportieren von Lasten erzeugen zu können. Vermutlich hat man schon im 9. Jahrhundert v. Chr. Rollenzüge verwendet, schon im 3. Jahrhundert v. Chr. demonstrierte Archimedes (287-212 v. Chr.) in der Öffentlichkeit die Wirkungsweise eines sogenannten Potenzflaschenzuges, bei dem sich die Zugkraft mit jeder weiteren losen Rolle verdoppelt. Getriebe sind Vorrichtungen zum Übertragen und Umformen von Bewegungen, Kräften und Drehmomenten. Die größte Bedeutung kommt dabei den Rädergetrieben zu, in erster Linie den Zahnradgetrieben, deren erste hölzerne Vorläufer bereits in den Getreidemühlen und Bergwerken des Mittelalters verwendet wurden. Wirkungsweise von Rollenzügen
Rollenzüge bestehen aus zwei oder mehreren Rollen, die von Seilen oder Ketten umschlungen sind. Die Kraftverstärkung entsteht entweder durch Hebelwirkung, d. h. wenn Zugkraft und Lastgewicht an Rollen mit unterschiedlichen Radien angreifen, oder indem man mit einer sogenannten losen Rolle das Lastgewicht auf zwei Seilquerschnitte verteilt. Vorausgesetzt dass die Rollenlager sehr leichtgängig sind, ist die Zugkraft längs des Seils nämlich überall gleich groß, auch wenn es noch einmal um eine feste Rolle geführt ist. Befestigt man das eine Seilende an geeigneter Stelle, so muss man selbst nur noch das andere Ende festhalten, trägt also auch nur die Hälfte des Lastgewichts. Der Vorteil dieser Kraftersparnis offenbart sich erst, wenn man die Last anheben will: Das Seil ist nun doppelt so weit zu ziehen, wie die Last an Höhe gewinnt – denn das befestigte Seilende bleibt ja nach wie vor in Ruhe. Durch mehrere hintereinandergeschaltete Rollen – entweder nach dem Prinzip von Archimedes oder durch mehrere feste bzw. lose Rollen auf je einer gemeinsamen Achse, die nacheinander umschlungen werden – lassen sich große Kraftverstärkungen erzielen. Das Zusammenfassen mehrerer Rollen zu sogenannten Flaschen oder Blöcken hat dabei den Vorteil, dass nur ein einziges Seil nötig ist – allerdings ein recht langes, denn das Verhältnis von Seilzugweg zu Lastweg ist genau so groß wie die (theoretisch erreichbare) Kraftverstärkung eines Rollenzugs. Zahnradgetriebe
Zahnradgetriebe kommen heute in allen Arten von Werkzeugmaschinen, Mühlen und Fahrzeugen vor. Sie haben die Aufgabe, die Drehzahl und das Drehmoment des Antriebsaggregats – Verbrennungsmotor, Gas- oder Dampfturbine oder Elektromotor – an die jeweiligen Erfordernisse anzupassen und die Antriebsleistung eventuell auch auf verschiedene Stränge, beim Kraftfahrzeug beispielsweise auf die beiden Achswellen der Antriebsräder, zu verteilen. Bei vielen Werkzeugmaschinen kommt es darauf an, dass die Bewegungen des Schneidwerkzeugs und die Vorschubbewegung des Werkstücks genau, d. h. schlupffrei zueinander ablaufen – etwa beim Zahnradfräsen oder beim Gewindeschneiden. Mit der Drehzahlveränderung (Unter- oder Übersetzung) eines Getriebes ist immer auch eine Drehmomentenwandlung verbunden, denn die Antriebsleistung, also das Produkt aus Drehzahl und Drehmoment des Antriebs, wird ja durch das Getriebe nicht gesteigert, im Gegenteil: Die Reibung in den Lagern und durch die miteinander kämmenden Zähne verringert die an der Abtriebswelle abgegebene Leistung sogar etwas. Das Übersetzungsverhältnis zweier Zahnräder hängt von der Anzahl der Zähne ab. Je nach Lage von Antriebs- und Antriebswelle einer Zahnradpaarung unterscheidet man Stirnradgetriebe mit parallelen Wellenachsen. Kegelradgetriebe mit sich kreuzenden, manchmal auch etwas höhenversetzten Achsen, Schneckengetriebe, bei denen die Achsen rechtwinklig zueinander stehen, sich aber nicht schneiden, und Schraubradgetriebe mit windschief angeordneten Achsen (ähnlich wie beim Schneckengetriebe). Getriebe mit großen Übersetzungsverhältnissen oder mit verschiedenen Abtriebswellen sind aus zahlreichen solcher Zahnradpaare aufgebaut, eine Sonderstellung nimmt dabei das Umlauf- oder Planetengetriebe ein, wie es beispielsweise bei der Fahrrad-Dreigangnabe vorkommt. Es besteht aus einem zentralen Sonnenrad, den umlaufenden Planetenrädern und einem Außenring mit Innenverzahnung. Die Planetenräder sind auf einem Steg oder in einem Planetengehäuse gelagert. Je nachdem, welches der drei Teile – Sonnenrad, Steg oder Außenring – festgehalten wird, besteht zwischen den beiden übrigen Teilen ein ganz bestimmtes Übersetzungsverhältnis. Andere Rädergetriebe
Bei nicht zu großen Leistungen und größeren Wellenabständen verwendet man oft Riemengetriebe. Die Wellen tragen Riemenscheiben, deren Durchmesser verschieden sein kann und die von einem Endlosriemen umschlungen werden. Glatte Riemen übertragen die Leistung durch Reibungskräfte, daher mit einem gewissen Schlupf, Zahnriemen oder die prinzipiell gleichartigen Kettengetriebe vermeiden dies.

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Info 14.12.2017 16:05
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