Tandwiel
Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Een tandwiel of tandrad is een getand onderdeel van een machine of constructie in de vorm van een wiel of een cilinder dat in combinatie met andere getande onderdelen gebruikt kan worden om beweging over te brengen of van snelheid of richting te veranderen. Meer technisch gesproken brengt een tandwiel koppel over.
Een tandwiel is een van de oudste middelen om beweging over te brengen. Wanneer de tanden van twee tandwielen in elkaar grijpen, zal het draaien van één tandwiel het andere dwingen om ook te draaien. Door twee tandwielen van verschillende diameters in te schakelen, kan een grotere kracht worden verkregen bij een lagere omwentelingssnelheid, of omgekeerd.
Inhoud |
[bewerk] Types
[bewerk] "Normale", cilindrische tandwielen
In deze tandwielen is het profiel van de tanden een evolvente, met een bepaalde steek of modulus. Men kan aantonen dat op die manier
- de tandwielen ten opzichte van elkaar rollen zonder glijden, langs de rolcirkels
- de tandwielen eenparig roteren, wat hoekversnellingen (en dus trillingen en lawaai) tegengaat
De meeste tandwielen voor vermogensoverbrenging zijn daarom naar dit profiel gemaakt.
[bewerk] Recht of schuin
De tanden van het tandwiel zelf kunnen recht zijn, dat wil zeggen parallel lopen aan de as, of enigszins schuin op de as staan (schroeftandwiel). Alleen in het laatste geval zijn steeds twee of meer tanden van de twee tegen elkaar lopende tandwielen met elkaar in contact, zodat de loop met minder trillingen gepaard gaat. Schuine vertanding wordt onder meer toegepast in versnellingsbakken van auto's.
Een nadeel van schuine vertanding is dat er een kracht evenwijdig aan de as ontstaat - de tandwielen hebben de neiging van elkaar af te schuiven. Dit wordt verhinderd door V-vormige vertanding te gebruiken. Zulke tandwielen werden het eerst toegepast door de autofabrikant Citroën en het logo van Citroën is daarvan afgeleid.
[bewerk] Kegelvormige tandwielen
 Kegelvormige tandwielen |
 Hypoïde tandwiel |
 Worm met wormwiel |
 Tandwiel en -heugel |
 Planeetwielmechanisme |
 Overbrengingratio's |
 Geblokkeerd differentieel |
Conische (kegelvormige) tandwielen worden gebruikt om roterende beweging over te brengen tussen assen die niet parallel lopen. De beweging bestaat in het rollen zonder glijden van twee kegels, vandaar de naam.
[bewerk] Hypoïde tandwielen
Hypoïde tandwielen zijn speciale conische tandwielen waarbij de twee assen elkaar kruisen. Ze worden in verschillende auto's gebruikt om de aandrijfas met de achteras te verbinden.
[bewerk] Worm en wormwiel
 Zie wormwiel voor het hoofdartikel over dit onderwerp. |
Een worm en wormwiel is een tweetal tandwielen. Wordt de worm aangedreven, dan zal het wormwiel traag draaien (één tand per omwenteling van de worm), maar met een hoog koppel. Afhankelijk van de hoek waaronder de tanden staan kan het systeem omgekeerd echter niet in beweging gekregen worden, alleen een heel schuin wormwiel kan met enige moeite in beweging gebracht worden. Wordt een dergelijk systeem bijv. gebruikt bij garagepoorten, waarbij de motor verbonden is met de worm, en de poort met het wormwiel, zal de poort niet naar beneden gaan wanneer de motor uitslaat.
Een dergelijk systeem heeft echter een laag rendement (ongeveer 50%).
[bewerk] Tandheugel
Een tandheugel zet de roterende beweging van een tandwiel om in een lineaire beweging. Deze functie wordt bijv. bij aandrijfriemen en kettingen gebruikt.
Zie ook: Tandradspoorweg
[bewerk] Planeetwielmechanisme
Een planeetwielmechanisme is een systeem bestaande uit enkele uitwendig vertande tandwielen, en één inwendig vertand tandwiel (tandkrans). Als we veronderstellen dat het buitenste tandwiel stilstaat, zal de beweging van de eerste as (verbonden aan het binnenste tandwiel) de "planeten" doen draaien rond die as, zodat de as waarop de planeten bevestigd werden ook zal draaien. Veronderstellen we dat de as met de planeten stilstaat (zie afbeelding), dan draaien die tandwielen enkel rond hun as en wordt de draaiing van de eerste as omgezet in een draaiing van het inwendig vertande tandwiel.
Het voordeel van dit systeem is dat een zeer grote overbrengingsverhouding kan worden gerealiseerd.
[bewerk] Harmonic drive
Een harmonic drive is een tandwieloverbrenging met een nog grotere overbrengverhouding dan een planeetwielmechanisme. Bij een harmonic drive, gebaseerd op het elastische vervormen van een tandring, is een vertraging van 100 op 1 mogelijk.
[bewerk] Toepassingen
[bewerk] Differentieel
In een differentieel zitten tandwielen met een vertanding op de zijkant in plaats van op de rand. Hierdoor wordt de draaiing van de krukas en eventueel de aandrijfas overgebracht naar de wielassen. Door een constructie met planeetwielen kan de auto probleemloos een bocht nemen. De wielas aan de buitenkant van de bocht draait nu sneller dan de wielas aan de kant van de binnenbocht. In modderig terrein is dit een nadeel, doordat het ene wiel kan gaan slippen en het andere wiel stil kan blijven staan. Om dit te voorkomen kan het differentieel tijdelijk geblokkeerd worden (sper-differentieel).
