Het verleden en heden van tandwielen uitgelegd in één artikel
Het verleden en heden van tandwielen uitgelegd in één artikel
Al in 350 voor Christus documenteerde de beroemde Griekse filosoof Aristoteles informatie over tandwielen in zijn geschriften. Rond 250 voor Christus legde de wiskundige Archimedes in zijn werken het gebruik van een turbinewormwiel in een hijsmachine uit. Overblijfselen van tandwielen die dateren uit de oudheid worden bewaard in de ruïnes van de Ktesibios Waterklok in het huidige Irak.
Tandwielen hebben ook een lange geschiedenis in China, met gegevens waaruit blijkt dat ze al tussen 400 en 200 v.Chr. werden gebruikt. De bronzen tandwielen die in Shanxi, China zijn opgegraven, dateren uit die periode en vertegenwoordigen de oudst bekende tandwielen. De geleidewagen die in oude Chinese artefacten werd ontdekt, weerspiegelt het kernmechanisme van het mechanische apparaat, gebaseerd op tandwielsystemen, en toont prestaties in oude wetenschap en technologie. Tijdens de Italiaanse Renaissance aan het einde van de 15e eeuw heeft de polyhistor Leonardo da Vinci een onuitwisbare stempel gedrukt, niet alleen in de culturele kunsten, maar ook in de geschiedenis van de tandwieltechnologie. Meer dan 500 jaar later bevatten de tandwielen nog steeds de prototypes die in die tijd werden geschetst. Pas aan het einde van de 17e eeuw begonnen mensen de juiste tandprofielen voor het overbrengen van beweging te bestuderen. Na de industriële revolutie in de 18e eeuw werd tandwieloverbrenging steeds wijdverspreider in Europa. De ontwikkeling richtte zich eerst op ingewikkelde tandwielen en later op spiraalvormige tandwielen. Aan het begin van de 20e eeuw hadden spiraalvormige tandwielen de dominantie verworven in praktische toepassingen. Latere ontwikkelingen waren onder meer spiraalvormige tandwielen, cirkelboogtandwielen, kegeltandwielen en spiraalvormige tandwielen.
Moderne tandwieltechnologie heeft opmerkelijke specificaties bereikt: tandwielmodules variërend van 0,004 tot 100 millimeter, tandwieldiameters van 1 millimeter tot 150 meter, krachtoverbrenging tot 100.000 kilowatt, rotatiesnelheden tot 100.000 omwentelingen per minuut en de hoogste omtreksnelheid van 300 meter per seconde.
Internationaal evolueren tandwielkasten voor krachtoverbrenging in de richting van miniaturisatie, werking op hoge snelheid en standaardisatie. Enkele kenmerken van het ontwerp van tandwielen zijn onder meer de toepassing van speciale tandwielen, de ontwikkeling van planetaire tandwielen en het onderzoek naar trillingsarme en geluidsarme tandwielmechanismen.
Tandwielen zijn er in verschillende soorten, gewoonlijk geclassificeerd op basis van de oriëntatie van de tandwielassen. Ze zijn over het algemeen onderverdeeld in drie typen: tandwielen met parallelle assen, tandwielen met kruisende assen en tandwielen met niet-kruisende assen.
Tandwielen met parallelle as: deze categorie omvat rechte tandwielen, spiraalvormige tandwielen, interne tandwielen, tandheugels en spiraalvormige tandheugels.
Tandwielen met elkaar kruisende assen: Voorbeelden hiervan zijn rechte kegeltandwielen, spiraalvormige kegeltandwielen en kegeltandwielen van nul graden.
Tandwielen die geen kruisende as hebben: Deze categorie omvat spiraalvormige tandwielen die geen kruisende as hebben, wormwielen en quasi-hypoïde tandwielen. Het rendement in de bovenstaande tabel vertegenwoordigt het transmissierendement, exclusief verliezen zoals die van lagers en smering. Tandwielen in tandwielparen met evenwijdige assen en kruisende assen omvatten doorgaans rollen, met minimaal relatief glijden, wat resulteert in een hoog rendement. Tandwielen die elkaar niet kruisen, zoals spiraalvormige tandwielen en wormwielen die elkaar niet kruisen, zijn daarentegen afhankelijk van relatief glijden om krachtoverbrenging te bereiken, wat een aanzienlijke impact heeft op de efficiëntie, wat een daling veroorzaakt in vergelijking met andere tandwielen. Tandwielefficiëntie verwijst naar de transmissie-efficiëntie onder normale montageomstandigheden. Bij onjuiste installatie, vooral in gevallen van onjuiste afstanden in conische tandwielsamenstellen die leiden tot fouten op het schuine snijpunt, kan de efficiëntie aanzienlijk afnemen.
