Kegelräder

[418] Kegelräder, konische Räder oder Winkelräder, dienen zur Kraftübertragung zwischen Wellen, deren Mittellinien sich schneiden.

Nur eine der Wellen kann über den Schnittpunkt hinaus verlängert sein (vgl. Hyperbelräder). Der Schnittpunkt der Achsen C in Fig. 1 bildet die gemeinsame Spitze der um die Achsen beschriebenen, sich berührenden Grundkegel, deren Durchmesser D₁ und D₂ dem Uebersetzungsverhältnis entsprechen. Die Radkränze, als Kegelstümpfe von der Breite b ausgeführt, wirken entweder mit Reibung (s. Reibräder) oder mit Verzahnung aufeinander. Der Zahnkranz wird außen und innen durch die Ergänzungskegel begrenzt, die senkrecht auf den Grundkegeln stehen. In der Abwicklung des äußeren Ergänzungskegels, also für einen Kreisbogen vom Radius R¹, konstruiert man die Zahnform (gewöhnlich Evolventen) mit der Teilung t und der Zahnhöhe 0,7 t. Die Zahnform konvergiert nach der Kegelspitze C. Meißens verjüngt man, um ähnliche Querschnitte zu erhalten, auch den Radkranz nach innen. Seine Stärke beträgt außen etwa 0,55 t für Eisenräder, und 15 mm + t für Holzzahnräder.

Für die Verzahnung berechnet man die äußere Teilung t cm aus dem Drehmoment M cmkg der einen Welle, nachdem man die Zähnezahl z ihres Rades angenommen hat, aus

Bei Holzeisenrädern (s.d.) ist 2,5 M statt 2 M zu setzen. Die Beanspruchung s wird wegen der Verjüngung der Zähne nach innen um 20% kleiner als für Stirnräder [418] gewählt, und zwar für Gußeisenzähne zu 300–200 kg/qcm für Umfangsgeschwindigkeiten u von 0–5 m/s und weiter abnehmend für größere Geschwindigkeiten. Aus Teilung und Zähnezahl ist die Größe des äußeren Teilkreises bestimmt, D = z t/π. Die Zahnbreite, b = 2 t für langsamen oder unterbrochenen Gang bis 3 t und mehr für schnellen Gang, ergibt die Lage des inneren Teilkreises. Man kann die Berechnung auch mit Hilfe der Formel für den Zahndruck P = 75 N/u = k b t durchführen, wobei die Konstante k = 0,055 s = 150/(7,5 + u) gesetzt werden kann. Die Bearbeitung der Zähne geschieht durch Hobeln mittels besonderer Vorrichtungen; kleine Kegelräder für Nähmaschinen werden gefräst, indem der Fräser die Zahnlücke längs des Bodens von außen nach innen in gleicher Breite durchfräst, so daß, in der Richtung der Radachse gesehen, die Zahnform a Fig. 2 anstatt der normalen Zahnform b entsteht. Nachträglich läßt man diese Rädchen ohne Spielraum mit Schmirgel einlaufen. – Kegelräder wiegen ungefähr 0,9 mal so viel als Stirnräder (s.d.) von gleicher Zähnezahl, Teilung, Breite und Armzahl, und kosten ca. 15% mehr für 100 kg als Stirnräder.