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Bewegungsübertragung – Riemen-, Ketten- und Zahnradgetriebe

TechnikMaschinenbauAlter 13–14

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Zwei Räder sind über Riemen, Kette oder ineinandergreifende Zähne gekoppelt: Das treibende Rad dreht mit einer eingestellten Drehzahl, das getriebene Rad folgt mit einer Drehzahl, die sich aus dem Übersetzungsverhältnis i = n₁/n₂ = Z₂/Z₁ ergibt. Die Lernenden ändern die Zähnezahl (oder den Durchmesser) beider Räder und die Drehzahl des Antriebsrads, wählen offenen oder gekreuzten Riemen, klicken auf „Start“, um die Räder im richtigen Verhältnis und in der richtigen Richtung drehen zu sehen, oder ziehen am treibenden Rad, um es von Hand schrittweise zu drehen. Angezeigt werden Formel, Übersetzungsverhältnis, Drehzahl des getriebenen Rads und ob das Getriebe ins Schnelle oder ins Langsame übersetzt.

Lektion: Übertragung und Umwandlung von Bewegungen: Riemen-, Ketten- und Zahnradgetriebe, Übersetzungsverhältnis

Was sie zeigt

Riemen-, Ketten- und Zahnradgetriebe übertragen die Drehung eines treibenden Rads, das mit dem Motor verbunden ist, auf ein getriebenes Rad. Da Riemen, Kette oder kämmende Zähne am Umfang beider Räder denselben Weg zurücklegen, ist die Drehzahl umgekehrt proportional zur Radgröße: i = n₁/n₂ = Z₂/Z₁. Ein Übersetzungsverhältnis über 1 senkt die Drehzahl und erhöht das Drehmoment, eines unter 1 erhöht die Drehzahl. Die Drehrichtung hängt vom Getriebe ab: Ein offener Riemen oder eine Kette drehen beide Räder gleichsinnig, ein gekreuzter Riemen oder zwei kämmende Zahnräder kehren die Richtung des getriebenen Rads um. Fahrräder, Werkzeugmaschinen und Förderbänder nutzen diese Mechanismen.

So funktioniert es

Beginnen Sie mit dem Zahnradgetriebe und klicken Sie auf Start; vergleichen Sie die roten Markierungen der beiden Räder, um zu sehen, welches schneller dreht. Ändern Sie die Zähnezahlen Z₁ und Z₂, sagen Sie die Drehzahl n₂ des getriebenen Rads voraus und prüfen Sie sie mit der Formel unter den Rädern. Stellen Sie die Getriebeart auf Riemengetriebe, aktivieren Sie Gekreuzter Riemen und beobachten Sie die Richtungsumkehr. Mit Richtung umkehren oder durch Ziehen am treibenden Rad verfolgen Sie die Bewegung langsam.

Einstellbare Parameter

  • Getriebeart Riemengetriebe, Kettengetriebe, Zahnradgetriebe
  • Treibendes Rad: Zähnezahl Z₁ (Riemen: Durchmesser D₁) 10–60 Zähne
  • Getriebenes Rad: Zähnezahl Z₂ (Riemen: Durchmesser D₂) 10–60 Zähne
  • Drehzahl des treibenden Rads n₁ 10–300 U/min
  • Gekreuzter Riemen (nur Riemengetriebe)

Fragen zum Erkunden

  1. Wie schnell dreht das getriebene Rad bei Z₁ = 20, Z₂ = 40 und n₁ = 60 U/min, und wird die Drehzahl erhöht oder gesenkt?
  2. Bei welchen Getriebearten dreht sich das getriebene Rad entgegengesetzt zum treibenden Rad?
  3. Sollte das vordere Kettenblatt eines Fahrrads für schnelles Fahren in der Ebene mehr oder weniger Zähne haben als das hintere Ritzel?

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