Metody odstraňování problémů pro planetové převodovky

Obecně je hmotnost planetové převodovky přímo úměrná hmotnosti jejích ozubených kol; dále je hmotnost ozubeného kola silně závislá na materiálu ozubeného kola a jeho tvrdosti tepelného zpracování. Například při přenosu stejného výkonu je hmotnost nauhličeného a kaleného ozubeného kola přibližně jedna-třetina hmotnosti ozubeného kola, které prošlo pouze kalením a temperováním. Vzhledem ke konstrukčním charakteristikám planetových reduktorů a povaze zatížení kladeného na jejich ozubená kola by proto mělo být široce rozšířeno používání ozubených kol s tvrdým{3}}povrchem. Pro výrobu ozubených kol s tvrdým -povrchem- je k dispozici řada metod tepelného zpracování, jako je povrchové kalení, -kalení, nauhličování a kalení a nitridace-, přičemž konkrétní zvolená metoda by měla být pečlivě vybrána na základě jedinečných vlastností příslušného planetového reduktoru.

1. Povrchové kalení
Dvě nejběžnější metody povrchového kalení jsou vysokofrekvenční indukční kalení (obvykle používané pro malá ozubená kola) a kalení plamenem (obvykle používané pro velká ozubená kola). Povrchové kalení poskytuje nejlepší výsledky, když kalená vrstva zasahuje až ke kořenu zubu ozubeného kola a zahrnuje jej. Materiály běžně používané pro povrchové kalení jsou oceli s obsahem uhlíku (hmotnostně) v rozmezí přibližně 0,35 % až 0,5 %; tento proces umožňuje dosáhnout tvrdosti povrchu zubů mezi 45 a 55 HRC.

2. Nauhličování a kalení
Nauhličená a kalená ozubená kola nabízejí nejvyšší relativní nosnost-; vyžadují však přesné dokončovací operace (jako je broušení ozubených kol), aby se eliminovaly deformace způsobené tepelným-zpracováním- a zajistila se požadovaná rozměrová přesnost.
Nauhličená a kalená ozubená kola obvykle využívají legované oceli s obsahem uhlíku 0,2 % až 0,3 % před nauhličením; výsledná povrchová tvrdost zubů ozubených kol obvykle spadá do rozsahu 58 až 62 HRC. Klesne-li povrchová tvrdost pod 57 HRC, výrazně klesá pevnost povrchu zubu; naopak, pokud překročí 62 HRC, křehkost materiálu vzroste. Tvrdost jádra zubu ozubeného kola je obecně považována za optimální v rozmezí 310 až 330 HBW. U nauhličených a kalených ozubených kol by měla tvrdost postupně klesat od povrchu zubu směrem dovnitř; "účinná hloubka nauhličování" je definována jako hloubka od povrchu, při které tvrdost dosahuje 52,5 HRC.
Pokud jde o příspěvek nauhličování a kalení k ohybové únavové pevnosti zubů ozubených kol, proces nejen zvyšuje tvrdost materiálu jádra, ale také vyvolává zbytková tlaková napětí v povrchové vrstvě; tato zbytková napětí slouží ke snížení velikosti tahového napětí v kritické oblasti maximálního tahového napětí na zubu ozubeného kola. Proto se během procesu broušení ozubení nesmí brousit část kořene zubu; proto je nutné při odvalování použít varnou desku navrženou tak, aby ponechala přídavek na mletí.

3. Nitridace
Použití nitridace zajišťuje, že zuby ozubených kol dosahují vysoké povrchové tvrdosti a odolnosti proti opotřebení s minimální deformací. Vzhledem k tomu, že po tomto tepelném zpracování není vyžadována žádná konečná precizní úprava, zvyšuje se nosnost-zátěže. To má zvláštní význam pro vnitřní ozubená kola, která se ze své podstaty obtížně brousí.

4. Kombinace tvrdosti pro párovaná ozubená kola
Pokud mají velká i malá ozubená kola měkký povrch zubů, měla by být tvrdost povrchu malého ozubeného kola vyšší než u velkého ozubeného kola. A naopak, pokud mají obě ozubená kola tvrdé povrchy zubů-zejména při vysokých úrovních tvrdosti-, měla by být tvrdost obou ozubených kol nastavena na stejnou.
Výběr vhodných materiálů pro planetový reduktor je zásadní pro zvýšení nosnosti- i životnosti reduktoru.