Metode rješavanja problema sa planetarnim reduktorima zupčanika

Općenito, težina planetarnog zupčanika je direktno proporcionalna težini njegovih zupčanika; osim toga, težina zupčanika u velikoj mjeri ovisi o materijalu zupčanika i njegovoj tvrdoći termičke obrade. Na primjer, kada se prenosi ista snaga, težina zupčanika s karburiziranim i kaljenim je približno jedna-trećina težine zupčanika koji je prošao samo gašenje i kaljenje. Stoga, s obzirom na strukturne karakteristike reduktora planetarnih zupčanika i prirodu opterećenja na njihove zupčanike, upotreba zupčanika s tvrdom površinom treba široko prihvatiti. Dostupne su brojne metode termičke obrade za proizvodnju tvrdih-površinskih zupčanika-kao što su površinsko otvrdnjavanje, putem-očvršćavanja, karburiziranja i gašenja, te nitriranja-, a odabranu posebnu metodu treba pažljivo odabrati na osnovu jedinstvenih karakteristika dotičnog planetarnog reduktora.

1. Površinsko očvršćavanje
Dvije najčešće metode površinskog očvršćavanja su visoko-indukcijsko očvršćavanje (obično se koristi za male zupčanike) i očvršćavanje plamenom (obično se koristi za velike zupčanike). Površinsko stvrdnjavanje daje najbolje rezultate kada se stvrdnuti sloj proteže do i uključuje korijen zuba zupčanika. Materijali koji se obično koriste za površinsko kaljenje su čelici sa sadržajem ugljika (po masi) u rasponu od približno 0,35% do 0,5%; ovaj proces omogućava da tvrdoća površine zuba zupčanika dostigne nivoe između 45 i 55 HRC.

2. Karburizacija i gašenje
Karburizirani i kaljeni zupčanici nude najveću relativnu nosivost-nosivosti; međutim, oni zahtijevaju preciznu završnu operaciju (kao što je brušenje zupčanika) kako bi se eliminisale deformacije izazvane toplinskom-obradom-i osigurala potrebna tačnost dimenzija.
Karburizirani i kaljeni zupčanici obično koriste legirane čelike sa sadržajem ugljika od 0,2% do 0,3% prije karburizacije; rezultirajuća površinska tvrdoća zubaca zupčanika obično je u rasponu od 58 do 62 HRC. Ako površinska tvrdoća padne ispod 57 HRC, površinska čvrstoća zuba se značajno smanjuje; obrnuto, ako prelazi 62 ​​HRC, krtost materijala se povećava. Tvrdoća jezgra zupčanika općenito se smatra optimalnom u rasponu od 310 do 330 HBW. Za karburizirane i kaljene zupčanike, tvrdoća bi se trebala postepeno smanjivati ​​od površine zuba prema unutrašnjosti; "efektivna dubina karburizacije" je definirana kao dubina od površine na kojoj tvrdoća doseže 52,5 HRC.
Što se tiče doprinosa karburizacije i gašenja čvrstoći zuba zupčanika na zamor savijanja, proces ne samo da povećava tvrdoću materijala jezgre, već i izaziva zaostala tlačna naprezanja unutar površinskog sloja; ova zaostala naprezanja služe za smanjenje veličine zateznog naprezanja unutar kritičnog područja maksimalnog zateznog naprezanja na zubu zupčanika. Stoga, tokom procesa brušenja zupčanika, dio korijena zuba ne smije se brusiti; shodno tome, prilikom kuvanja, mora se koristiti ploča za kuhanje koja je dizajnirana da ostavi dodatak za mljevenje.

3. Nitriranje
Upotreba nitriranja osigurava da zupci zupčanika postižu visoku površinsku tvrdoću i otpornost na habanje uz minimalnu deformaciju. Budući da nakon ove termičke obrade nije potrebna konačna precizna završna obrada, nosivost-povećava se. Ovo ima poseban značaj za unutrašnje zupčanike, koje je inherentno teško brusiti.

4. Kombinacije tvrdoće za spajanje zupčanika
Kada i veliki i mali zupčanici imaju mekane površine zupčanika, površinska tvrdoća malog zupčanika bi trebala biti veća od tvrdoće velikog zupčanika. Nasuprot tome, kada oba zupčanika imaju tvrde površine zuba-posebno na visokim nivoima tvrdoće-tvrdoća oba zupčanika treba biti podešena na identičnu.
Odabir odgovarajućih materijala za planetarni reduktor zupčanika je ključan za povećanje i nosivosti-nosivosti i vijeka trajanja reduktora.