tandwielstelsels

Een tandwielstelsel is een systeem van twee of meer tandwielen die via hun tanden beweging en kracht overdragen tussen assen. Het doel is het veranderen van rotatiesnelheid en koppel, terwijl de tanden wel meshen met elkaar blijven. De afstand tussen de assen blijft meestal vast en de tandwielenrollen vlot langs elkaar.

Het basisprincipe is dat twee verbonden tandwielen met respectievelijke aantallen tanden N1 en N2 een overbrengingsverhouding bepalen. De hoeksnelheid van de uitgang, ω_out, is gerelateerd aan die van de ingang, ω_in, door ω_out = - (N1/N2) · ω_in. De negatieve teken geeft doorgaans een omkering van de draairichting aan. Het uitgangskoppel T_out is het koppel van de ingang T_in maal (N2/N1) (respectievelijk minder of meer afhankelijk van de verhouding), onder verliesloze omstandigheden. Zo geldt: hogere snelheid bij kleinere uitgaande ploeg gaat gepaard met lager koppel en andersom.

Er zijn verschillende typen tandwielstelsels. Een eenvoudig stelsel omvat twee wielen. Een samengesteld stelsel gebruikt meerdere wielen op gedeelde assen om grotere overbrengingen te bereiken. Een epicyclisch (planetair) stelsel gebruikt een zonwiel, planetenwielen en een ringwiel en wordt veel toegepast in automatische transmissies en compacte aandrijvingen. Voor elk type gelden ontwerpkeuzes zoals materiaalkwaliteit, uitlijning, smering en tolerances, die de efficiëntie en levensduur beïnvloeden.

Toepassingen variëren van klokken en consumentenelektronica tot auto- en industriële aandrijvingen. De keuze voor een bepaald tandwielstelsel hangt af van de gewenste snelheid, koppel, ruimte en efficiëntie.