Grob unterschieden werden Getriebe je nach verwendeten Bauteilen: Zahnradgetriebe, Zugmittelgetriebe und Reibradgetriebe.
Einleitung
Getriebe gibt es je nach Anwendungszweck in vielen unterschiedlichen Bauformen, z.B. als Zahnradgetriebe, Zugmittelgetriebe, Wälzkörpergetriebe, Schneckengetriebe, Planetengetriebe, etc. Die grundsätzlichen physikalischen Vorgänge zur Wandlung von Drehzahl und Drehmoment bzw. Geschwindigkeit und Kraft sind jedoch bei allen Getriebearten identisch. Bevor auf die Funktionsweise von Getrieben jedoch näher eingegangen wird, sollen die wichtigsten Getriebearten kurz erläutert werden. Detailliertere Informationen finden sich in den entsprechenden Hauptartikeln wieder.
Zahnradgetriebe
Beim Zahnradgetriebe greifen Zahnräder ineinander und wandeln damit formschlüssig die Drehzahl bzw. das Drehmoment der Antriebwelle auf den jeweils gewünschten Wert an der Abtriebswelle. Als Antriebswelle bezeichnet man dabei den Getriebeeingang. Dies entspricht jener Welle die mit dem Motor verbunden ist und dessen Drehzahl bzw. Drehmoment durch das Getriebe geändert werden soll. Die Abtriebswelle entspricht folglich dem Getriebeausgang.
Als formschlüssige Kraftübertragung bezeichnet man die Übertragung von Kräften durch ineinander greifende geometrische Formen!
Die untere Animationen zeigt schematisch ein 3-stufiges Zahnradgetriebe. Bei der Betrachtung fällt auf, dass sich bei jeder Zahnradpaarung der Drehsinn der Zahnräder ändert! Rotiert also bspw. das treibende Zahnrad gegen den Uhrzeigersinn, so wird sich das hierdurch angetriebene Zahnrad im Uhrzeigersinn drehen. Diese Umkehrung der Drehrichtung muss bei der Konstruktion von Zahnradgetrieben bedacht werden.
Bei Zahnradgetrieben ändert sich der Drehsinn mit jeder Zahnradpaarung (Getriebestufe)!
Zugmittelgetriebe
Beim Zugmittelgetriebe erfolgt die Wandlung von Drehzahl und Drehmoment mithilfe von Rädern, die sich gegenseitig über Zugmittel antreiben. Zugmittel können Riemen oder Ketten sein. Im Falle von Riemen spricht man auch von Riemengetriebe (kurz: Riementriebe) bzw. bei der Verwendung von Ketten als Zugmittel auch von Kettengetriebe (kurz: Kettentriebe). Die Getrieberäder bei Riementrieben werden auch als Riemenscheiben bezeichnet, während man bei Kettengetriebe von Kettenrädern spricht.
Während die Kraftübertragung bei Ketten ebenfalls formschlüssig geschieht, erfolgt die Kraftübertragung bei Riemengetrieben nicht durch ineinander greifende Formen sondern durch Reibungskräften zwischen Riemen und Scheibe. Man spricht in einem solchen Fall von einer reibschlüssigen Kraftübertragung bzw. etwas unpräzise von einem Kraftschluss.
Als reibschlüssige (kraftschlüssige) Kraftübertragung bezeichnet man die Übertragung von Kräften durch Reibung!
Der Vorteil von reibschlüssigen Kraftübertragungen besteht in der funktionsbedingt integrierten Überlastsicherung. Während bspw. bei Zahnradgetrieben die Zähne bei Überlast brechen könnten oder die Ketten bei Kettengetriebe reißen könnten, wird bei Riemengetrieben der Riemen bei Überlast lediglich über die Riemenscheibe gezogen. Riemengetriebe werden deshalb sehr häufig dort eingesetzt, wo mit vielen Lastspitzen zu rechnen ist, z.B. bei Kegelbrechern oder Backenbrechen zur Zerkleinerung von Steinen.
Die obere abgebildete Animation zeigt schematisch ein 3-stufiges Zugmittelgetriebe. Anders als bei Zahnradgetrieben oder den nachfolgend erläuterten Reibradgetrieben, fällt auf, dass sich der Drehsinn der einzelnen Riemenscheiben in der dargestellten Weise nicht ändert. Dies muss bei Riemengetrieben aber nicht zwangsläufig der Fall sein. Um eine Drehrichtungsumkehr zu erzielen können die einzelnen Riemen auch gekreuzt werden (gekreuzter Riementrieb).
Reibradgetriebe
Bei speziellen reibschlüssigen Getreiben können die zahnlosen Getrieberäder auch direkt aufeinander abwälzen. Man spricht dann von einem Wälzkörpergetriebe. Die unten abgebildete Animation zeigt ein Wälzkörpergetriebe in Form eines sogenannten Reibradgetriebes.
Vorteil eines Reibradgetriebes gegenüber dem Zahnradgetriebe liegt darin, dass bei Überlast die Reibräder einfach durchrutschen und somit das Getriebe vor größeren Schäden schützen. Nachteilig ist jedoch der geringere Wirkungsgrad, da es aufgrund nicht optimaler Haftungsverhältnisse zwischen zwei Reibrädern zu Relativbewegungen kommt. Ein solches minimales Abrutschen der Räder wird bei reibschlüssiger Kraftübertragung immer vorhanden sein. Man bezeichnet dies in der Fachsprache auch als Schlupf und mindert den Wirkungsgrad entsprechend. Schlupf tritt auch bei Riemengetrieben zwischen Riemen und Riemenscheibe auf.
Als Schlupf bezeichnet man die Relativbewegung zwischen treibendem Element und getriebenem Element bei reibschlüssigen Kraftübertragungen!
Ebenfalls führen die elastischen Verformungen der Reibräder bzw. der Riemen an den Kontaktstellen zu Wirkungsgradverlusten, da das permanente „Walken“ mit hohen Kräften verbunden ist. Die umgesetzte Walkarbeit mach sich in einer Erwärmung der Räder bzw. des Riemens bemerkbar.
