Tandwielen zijn de fundamentele elementen die krachtoverbrenging in mechanische systemen mogelijk maken. De vorm, grootte en opstelling van de tandwielen bepalen hoe efficiënt de tandwielen in elkaar grijpen, hoeveel belasting ze kunnen dragen en hoe soepel de werking zal zijn. In de loop der jaren hebben ingenieurs verschillende soorten tandwielen ontwikkeld om te voldoen aan uiteenlopende industriële behoeften, van uiterst precieze robotica tot zware mijnbouwapparatuur. Inzicht in deze verschillende typen is essentieel voor het selecteren van het juiste tandwiel voor elke toepassing.
Een van de meest voorkomende tandwieltypen is het rechte tandwiel. Bij dit ontwerp zijn de tanden parallel aan de as van het tandwiel gesneden, waardoor beweging eenvoudig en efficiënt tussen parallelle assen kan worden overgebracht. Rechte tandwielen zijn gemakkelijk te produceren en kosteneffectief, maar ze genereren meer lawaai en trillingen bij hoge snelheden. Ze zijn het meest geschikt voor toepassingen met gemiddelde snelheden, waar eenvoud en sterkte belangrijker zijn dan geluidsreductie.
Soorten tandwielen Belon-tandwiel
De tanden van een spiraalvormig tandwiel zijn onder een hoek ten opzichte van de rotatieas gesneden. Dit ontwerp met een hoek zorgt voor een geleidelijke aangrijping van de tanden, waardoor het geluid en de trillingen in vergelijking met rechte tandwielen worden verminderd. Spiraalvormige tandwielen bieden bovendien een hoger draagvermogen en een soepelere beweging. Dankzij deze voordelen worden spiraalvormige tandwielen veelvuldig gebruikt in autotransmissies, transportbanden en zware machines. Ze kunnen beweging overbrengen tussen zowel parallelle als kruisende assen, wat meer flexibiliteit biedt dan rechte tandwielen.
KegeltandwielenTandwielen zijn ontworpen voor het overbrengen van beweging tussen elkaar kruisende assen, vaak onder een rechte hoek. De tanden kunnen recht, spiraalvormig of gebogen (zonder hoek) zijn.Rechte kegeltandwielenTandwielen met een rechte vertanding werken net als tandwielen met een rechte vertanding en zijn eenvoudiger te produceren, maar ze maken meer lawaai. Spiraalvormige kegeltandwielen daarentegen zorgen voor een soepelere aangrijping en een stillere werking, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen met hoge snelheden of hoge belastingen, zoals in differentiëlen van auto's en versnellingsbakken in de lucht- en ruimtevaart.
WormwielenTandwielen met wormwieloverbrenging vertegenwoordigen een ander uniek ontwerp, waarbij een tandwiel lijkt op een schroef die in een wormwiel grijpt. Het contact tussen de tanden is glijdend in plaats van rollend, wat resulteert in hoge overbrengingsverhoudingen en de mogelijkheid om beweging loodrecht over te brengen. Wormwieloverbrengingen zijn uitstekend geschikt voor toepassingen die compactheid en zelfvergrendeling vereisen, zoals liften, transportsystemen en afstemmechanismen. Hun efficiëntie is echter lager in vergelijking met andere typen tandwielen vanwege de grotere wrijving.
Visgraat en dubbelhelektrische tandwielenTandwielen met een visgraatpatroon zijn geavanceerde versies van spiraalvormige tandwielen. Hun ontwerp bestaat uit twee sets spiraalvormige tanden die in tegengestelde richting zijn gesneden, waardoor de axiale stuwkracht wordt opgeheven. Dit maakt ze ideaal voor zware machines en maritieme toepassingen waar een hoge krachtoverbrenging vereist is zonder zijwaartse stuwkrachten. Tandwielen met een visgraatpatroon werken ook soepel en stil, hoewel de complexiteit van de productie ze duurder maakt.
Belon-tandwieltoepassingsmachineclassificatie
| Functionele classificatie | Machinetype | Kernfunctie van de versnellingsbak | Typisch type tandwiel dat gebruikt wordt |
| Energieoverdracht en -distributie | Versnellingsbak / Reductiekast / Transmissie | Wijzig de uitgangssnelheid en het koppel, of verdeel het vermogen over verschillende assen. | Rechte, schuine, kegel- en wormwieloverbrenging |
| Landbouwveldwerkzaamheden | Landbouwmachines (tractoren, oogstmachines, grondbewerkingsmachines) | Levert een hoog koppel onder zware omstandigheden, verdeelt de vermogensstroom en verandert de transmissierichting. | Spiraalvormige afschuining, planetaire afschuining, spoor |
| Verandering van bewegingsrichting | Differentieel | Zend vermogen loodrecht (of onder een specifieke hoek) uit en laat de twee uitgangsassen met verschillende snelheden roteren. | Afschuining, spiraalvormige afschuining |
| Zeer nauwkeurige positionering en besturing | Robotica / Automatisering | Nauwkeurige bewegingsoverdracht, controle van gewrichtshoeken en herhaalbare positionering. | Planetaire, harmonische aandrijving, cycloïdale tandwieloverbrenging |
| Zware lasten en bouwmachines | Bouw-/mijnbouwapparatuur | Levert een hoog koppel en een lange levensduur in zware omstandigheden en bij hoge belasting. | Planetaire, grote spiraalvormige, rechte tandwieloverbrenging |
| Lucht- en ruimtevaart en hogesnelheidstoepassingen | Vliegtuigmotoren / turbines | Efficiënte en soepele krachtoverbrenging bij extreem hoge snelheden, waarbij een laag gewicht en hoge precisie vereist zijn. | Zeer nauwkeurige spiraalvormige, afgeschuinde punt. |
| Hef- en trekkracht | Kranen / Hijsinstallaties | Biedt grote reductieverhoudingen en vergrendelingsmogelijkheden voor het tillen en ophangen van zware objecten. | Wormwiel, tandwiel |
Naast deze gangbare typen passen ingenieurs vaak de tandgeometrie aan om de prestaties te verbeteren. Profielverschuiving en het afronden van de tandkroon helpen bijvoorbeeld om contact met de randen te verminderen en de lastverdeling te verbeteren. In precisiegebieden zoals robotica en lucht- en ruimtevaart zorgt het minimaliseren van speling door middel van een speciaal tandontwerp voor nauwkeurigheid en betrouwbaarheid.
De keuze voor het type tandwielvertanding hangt af van meerdere factoren, waaronder de belasting, de bedrijfssnelheid, het gewenste rendement, geluidsbeperkingen en de productiekosten. Zo zijn rechte tandwielen voldoende voor eenvoudige machines en matige belastingen, terwijl schuine ofspiraalvormig kegeltandwielTandwielen zijn essentieel voor stillere en efficiëntere hogesnelheidssystemen. Wormwielvertandingen worden gekozen voor compacte toepassingen met een hoge overbrengingsverhouding, terwijl visgraatvertandingen worden geselecteerd wanneer stabiliteit en balans cruciaal zijn.
Kortom, tandwieltypen vormen de ruggengraat van de werktuigbouwkunde en bieden oplossingen op maat voor diverse uitdagingen op het gebied van beweging en krachtoverbrenging. Van de eenvoud van rechte tanden tot de verfijning van spiraalvormige kegel- of visgraattanden, elk ontwerp heeft unieke voordelen die van belang zijn voor uiteenlopende industrieën, van de automobiel- en luchtvaartindustrie tot robotica en zware machines. Naarmate de technologie zich verder ontwikkelt, zullen verdere verfijningen in de geometrie van tandwielen, materialen en fabricagetechnieken de prestaties, efficiëntie en duurzaamheid van tandwielen in talloze toepassingen blijven verbeteren.
Geplaatst op: 2 september 2025