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Bad SalzuflenAntriebstechnik 4.0 auf der FMB

FMB-Antriebstechnik

Welche aktuellen Entwicklungstrends gibt es in der Antriebstechnik? Vom 7. bis 9. November werden auf der FMB – Zuliefermesse Maschinenbau mehr als 90 von 447 Ausstellern ihre Neuheiten in der elektrischen, mechanischen, hydraulischen und pneumatischen Antriebstechnik vorstellen.

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Kronenradgetriebe EtaCrownAltes Konzept...

… mit neuer Technik: Sparsame Kronenradgetriebe
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Kronenradgetriebe EtaCrown: Altes Konzept...
Auch bei Kleinantrieben ist Energiesparen angesagt. Untersetzungsgetriebe sind zur Drehzahlanpassung bei vergleichsweise hoch drehenden Kleinmotoren unverzichtbar. Hier gibt es Einsparpotenzial, um innere Verluste des Antriebs zu minimieren. Ein altes Getriebekonzept mit moderner Technik setzt Maßstäbe.

Dezentrale, kleine Antriebe ermöglichen im Maschinen- und Anlagenbau mehr Flexibilität gegenüber althergebrachten Zentralantrieben. Benötigt der einzelne Kleinantrieb auch vergleichsweise wenig Energie, so summieren sich die Einzelposten bei mehreren Antrieben doch zu erheblichen Beträgen. Deshalb entwickelte Zeitlauf, Experte für kleine Antriebe, mit dem modernen EtaCrown Kronenradgetriebe ein Konzept, das die Verlustleistung im Antrieb minimiert.

Das Kronenradgetriebe wurde schon vor Jahrhunderten in technischen Anlagen wie Mühlen eingesetzt. Ein Einsatz in der modernen Technik scheiterte bisher aber am nicht trivialen Herstellungsprozess. Als kleine Standardgetriebe für hochdrehende Motoren kommen heute vor allem mehrstufige Planetengetriebe oder Kegel- und Schneckenradgetriebe zum Einsatz. Dabei bauen Planetengetriebe vergleichsweise groß, während Schneckenradgetriebe prinzipbedingt einen Achsversatz zwischen Antriebs- und Abtriebswelle haben sowie eine nicht immer gewünschte Selbsthemmung.

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Zahnräder von Kegelradgetrieben haben Kegelform. Die Getriebefunktion ist nur dann einwandfrei, wenn sich die Mittellinien der Kegelräder genau in einem Punkt schneiden. Schon Wärmeausdehnung kann die Funktion daher beeinträchtigen. Bei Schneckenradgetrieben dagegen ist die Richtung des Kraftflusses ungünstig. Das Drehmoment bewirkt in erster Linie eine Zug- beziehungsweise Druckbelastung des Schneckenritzels. Da das Ritzel auf dem Schneckenrad gleitet, wird so je nach Untersetzung bis zu zwei Drittel der eingebrachten Antriebsenergie in Wärme umgewandelt. Motor und Getriebe müssen daher größer dimensioniert werden als eigentlich erforderlich. Zusätzlich ist die Schub- und Druckbelastung der Schnecke durch entsprechend dimensionierte Axiallager aufzufangen.

Kronenradgetriebe in der Praxis

Beim modernen Kronenradgetriebe dagegen baut das Antriebsritzel zylinderförmig. Zudem ist es in axialer Richtung auf dem Kronenrad verschiebbar. Wärmeausdehnung oder leichte axiale Toleranzen bei der Montage beeinträchtigen daher Wirkungsgrad und Lebensdauer nicht. Das Laufverhalten bleibt immer gleich gut. Der Kontakt zwischen Ritzel und Abtriebsrad ist ein reiner Wälzkontakt, es treten kaum Reibungsverluste auf. Der Wirkungsgrad eines Kronenradgetriebes liegt auch bei hohen Untersetzungen im Bereich von 90 Prozent. Die eingespeiste Leistung des Motors steht so fast vollständig der Antriebsaufgabe zur Verfügung. Zehn Prozent Verlustleistung gegenüber bis zu 75 Prozent bei herkömmlichen Schneckenradausführungen sind auch bei kleinen Antrieben ein enormes Sparpotenzial. Oft kann man den Antriebsmotor daher kleiner dimensionieren, das spart Bauraum und Kosten.

Weiterer Konzeptvorteil der neuen Kleinantriebe sind Abmessungen und Bauform. Da beim EtaCrown der Motor mit Antriebsritzel und die Abtriebsachse in einer Ebene liegen, kann man das Getriebe problemlos spiegelverkehrt einbauen, das spart bei Lagerhaltung und Logistik.

Energiebilanz in Zahlen

Bei einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von über 85 Prozent bei Zweistufenausführung und über 90 Prozent bei einfacher Ausführung verbessern die neuen Winkelgetriebe den Energieverbrauch. Bedenkt man dazu, dass in der Industrie derzeit rund 70 Prozent der eingesetzten Energie für Antriebszwecke benötigt wird, summieren sich auch kleine Einsparungen über die Anlagenlebensdauer zu erheblichen Summen. Konkretes Beispiel: Eine Förderanlage mit 20 Antrieben nach dem neuen Konzept konnte die Verbrauchskosten halbieren gegenüber herkömmlichen Getrieben mit Schneckenraduntersetzung. Umgerechnet lassen sich so mit der jährlich gesparten Energie von 5.467 Kilowattstunden mehr als 800 Euro sparen. Der tatsächliche Kostenvorteil über die Lebensdauer durch Wartungsfreiheit, kleinere Netzteile und längere Lebensdauer liegt bei rund 2.500 Euro jährlich. Rechnet man dazu noch geringere Verlustleistungen der kleineren Netzteile und speziell bei Anwendungen in klimatisiertem Räumen die geringere Kühllast durch weniger Abwärme, verbessert sich die ökologische Bilanz der Kronenradgetriebe weiter.

Je teurer die zugeführte Energie, umso wichtiger ist der effiziente Umgang damit. Da eine batterie- und akkugestützte Stromversorgung zu den teuersten Energiequellen gehört, ist bei derart versorgten mobilen Anlagen jedes eingesparte Watt kostbar. Moderne Kronenradgetriebe vermindern durch reinen Wälzkontakt der Übertragungskomponenten Verlustleistung und Verschleiß. Als langlebige, wartungsfreie Getriebe bieten sie über die gesamte Lebensdauer bis zu 50 Prozent Energieeinsparung gegenüber bisherigen Lösungen. Dipl.-Ing. Friedrich Obermeyer/pb

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