Planetenradgetriebe

Planetenradgetriebe, Wattsches, wurde von Watt bei seiner Dampfmaschine wegen Vermeidung eines Patentstreites anstatt der gewöhnlichen Kurbel angewendet, welche die Bewegung von der Pleuelstange auf die Triebwelle überträgt [1].

In der Figur ist das Wattsche Planetenradgetriebe schematisch gezeichnet. Es besteht aus dem Gelenkviereck Φ F L Λ mit den Gliedern 1, 2, 3, 4, ferner aus dem Zahnrade Fr₂, welches an dem Gliede 2 befestigt ist, und dem Zahnrade Φr₅, welches auf der Triebwelle Φ befestigt ist und in das Zahnrad Fr₂ eingreift. Das feste Glied oder Gestell trägt die Achse Λ, um welche der Balancier 3 schwingt. Das Glied 2, die Pleuelstange mit dem an ihr festen Rade Fr₂, ist in L mit dem Balancier, in F mit der Kurbel Φ F gelenkig verbunden, die sich lose auf der Triebwelle Φ dreht. Durch den schwingenden Balancier 3 wird die Pleuelstange 2 bewegt, und das an derselben beteiligte Zahnrad Fr₂ vollzieht eine Schwankung, aber keine Drehung in bezug auf das Gestell 4. Durch den Eingriff des Rades Fr₂ in das Rad Φr₅ wird dieses Rad Φr₅ und die Triebwelle Φ, auf der es befestigt ist, in Umdrehung versetzt. Die lose auf der Triebwelle sitzende Kurbel Φ F bezw. das Glied 1 bewirkt nur, daß die beiden Zahnräder beständig im Eingriff bleiben. Das Rad Fr₂, welches sich in bezug auf Φ F um die Achse F dreht und das Rad Φr₅ umkreist, wird das Planetenrad genannt. – Um die Umdrehungszahl U₅₄ des Rades Φr₅ in bezug auf das Gestell 4 zu erhalten, die einer Umdrehung der auch mit 1 bezeichneten Kurbel Φ F entspricht, nehmen wir an, es seien U₂₁, U₅₁ die entsprechenden Umdrehungszahlen der Räder Fr₂, Φr₅ in bezug auf die Kurbel 1, ferner seien Z₂, Z₅ die Zähnezahlen dieser Räder, die beide Vollräder sind und sich also entgegengesetzt in bezug auf die Kurbel 1 drehen. Demnach ist das Verhältnis U₅₁/U₂₁ = – Z₂/Z₅ negativ zunehmen. Während einer Umdrehung des Armes 1 um die Achse Φ macht auch das Rad Fr₂ eine Umdrehung im entgegengesetzten Sinne in bezug auf den rotierenden Arm 1; und hiernach ist, wenn wir den Drehungssinn des Armes 1 als positiv betrachten, U₂₁ = –1, also U₅₁ = Z₂/Z₅. Stellen wir uns vor, das Rad Fr₂ sei gegen den Arm 1 in Ruhe, bilde also mit diesem Arm ein Stück, dann wird durch den Zahneingriff mit einer Umdrehung des Armes 1 auch eine Umdrehung des Rades Φr₅, in gleichem Sinne erfolgen. Hiernach erhalten wir die Umdrehungszahl des Rades Φr₅ in bezug auf das Gestell 4 U₅₄ = 1 + U₅₁ = 1 + Z₂/Z₅. Sind, wie in der Figur, beispielsweise die beiden Vollräder Fr₂, Φr₅ von gleicher Größe, ist also Z₂ = Z₅, so vollzieht das Rad Φr₅ oder die Welle Φ während einer Umdrehung der Kurbel 1 zwei Umdrehungen in gleichem Sinne [2].

Literatur: [1] Watt, James, Spezifikation Nr. 1306 vom 25. Okt. 1781 und Nr. 1321 vom 12. März 1782; Muirhead, Mechanical Invention of James Watt, London 1865, Bd. 3, S. 50, 70. – [2] Burmester, L, Lehrbuch der Kinematik, Leipzig 1888, Bd. 1, S. 518.

Burmester.