Mètodes de resolució de problemes per a reductors d'engranatges planetaris

Generalment, el pes d'una transmissió d'engranatges planetaris és directament proporcional al pes dels seus engranatges; a més, el pes de l'engranatge depèn en gran mesura del material de l'engranatge i de la duresa del tractament tèrmic. Per exemple, quan es transmet la mateixa potència, el pes d'un engranatge carburat i apagat és aproximadament un-terç del d'un engranatge que només ha sofert trempat i temperat. Per tant, tenint en compte les característiques estructurals dels reductors d'engranatges planetaris i la naturalesa de les càrregues aplicades als seus engranatges, s'hauria d'adoptar àmpliament l'ús d'engranatges de superfície dura-. Hi ha nombrosos mètodes de tractament tèrmic disponibles per produir-engranatges de superfícies dures-com ara l'enduriment de la superfície, mitjançant-enduriment, cementació i trempada i nitruració-i el mètode específic escollit s'ha de seleccionar acuradament en funció de les característiques úniques del reductor planetari en qüestió.

1. Enduriment superficial
Els dos mètodes més comuns per a l'enduriment de superfícies són l'enduriment per inducció d'alta-freqüència (normalment s'utilitza per a engranatges petits) i l'enduriment per flama (normalment s'utilitza per a engranatges grans). L'enduriment superficial dóna els millors resultats quan la capa endurida s'estén i inclou l'arrel de la dent de l'engranatge. Els materials utilitzats habitualment per a l'enduriment superficial són els acers amb un contingut de carboni (en massa) que oscil·la entre aproximadament el 0,35% i el 0,5%; aquest procés permet que la duresa de la superfície de la dent de l'engranatge assoleixi nivells entre 45 i 55 HRC.

2. Carburació i trempat
Els engranatges carburats i apagats ofereixen la màxima capacitat de càrrega relativa-; tanmateix, necessiten una operació d'acabat de precisió (com ara el rectificat d'engranatges) per eliminar la deformació induïda pel-tractament- tèrmic i garantir la precisió dimensional requerida.
Els engranatges carburats i apagats solen utilitzar acers d'aliatge amb un contingut de carboni del 0,2% al 0,3% abans de la cementació; la duresa superficial resultant de les dents de l'engranatge normalment es troba dins del rang de 58 a 62 HRC. Si la duresa de la superfície cau per sota de 57 HRC, la resistència de la superfície de la dent disminueix significativament; per contra, si supera els 62 HRC, augmenta la fragilitat del material. La duresa del nucli de la dent de l'engranatge es considera generalment òptima dins del rang de 310 a 330 HBW. Per als engranatges carburats i apagats, la duresa hauria de disminuir gradualment des de la superfície de la dent cap a l'interior; la "profunditat de cementació efectiva" es defineix com la profunditat de la superfície a la qual la duresa arriba a 52,5 HRC.
Pel que fa a la contribució de la cementació i l'extinció a la resistència a la fatiga de flexió de les dents de l'engranatge, el procés no només millora la duresa del material del nucli, sinó que també indueix tensions de compressió residuals dins de la capa superficial; aquestes tensions residuals serveixen per reduir la magnitud de l'esforç de tracció dins de la regió crítica de l'esforç màxim de tracció a la dent de l'engranatge. Per tant, durant el procés de mòlta d'engranatges, la secció de l'arrel de la dent no s'ha de tallar; en conseqüència, a l'hora de fregar, s'ha d'utilitzar una placa dissenyada per deixar un marge de mòlta.

3. Nitruració
L'ús de nitruració garanteix que les dents de l'engranatge aconsegueixen una gran duresa superficial i resistència al desgast amb una deformació mínima. Com que no es requereix un acabat final de precisió després d'aquest tractament tèrmic, la capacitat de càrrega-es millora. Això té una importància particular per als engranatges interns, que són intrínsecament difícils de moldre.

4. Combinacions de duresa per a engranatges d'aparellament
Quan tant els engranatges grans com els petits presenten superfícies de dents suaus, la duresa superficial de l'engranatge petit hauria de ser superior a la de l'engranatge gran. Per contra, quan ambdós engranatges presenten superfícies de dents dures-especialment a nivells de duresa elevats-, la duresa d'ambdós engranatges s'hauria de configurar de manera que sigui idèntica.
La selecció de materials adequats per a un reductor planetari és fonamental per millorar tant la capacitat de càrrega-com la vida útil del reductor.