Transmisiones por engranajes - Que son - Mantenimiento
Las transmisiones por engranajes y reductores de velocidad se usan ampliamente donde se requieren cambios de velocidad, torsión o rotación de ejes entre el elemento motriz principal y la máquina impulsada.
Esencialmente las transmisiones por engranajes incorporan uno o más juegos de engranajes montados en ejes y cojinetes incluyendo un medio positivo de lubricación, aceitados en una caja de engranajes con empaquetaduras, sellos de aceite y respiraderos para aire apropiado. Además las transmisiones por engranajes pueden ofrecer muchas ventajas cuando se usan para la transmisión de fuerza industrial incluyendo la economía de funcionamiento, adaptabilidad, probabilidad de una larga duración, conservación de la potencia y espacio de montaje requerido, funcionamiento seguro y habilidad para funcionar bajo condiciones adversas. Para lograr que todo lo anteriomente mencionado sea posible debemos tener un plan de mantenimiento adecuado y esto implica:
· Una selección de la transmisíón apropiada.
Estas y otras técnicas deberán ser tomadas en cuenta para cualquier plan
de mantenimiento, en transmisiones por engranaje y reductores de
transmisión.
Con el avance de la maquinaria de alta velocidad, tal como compresores rotatorios, se ha incrementado el volumen y la importancia de los aumentadores de velocidad por engranajes, en la mayor parte de los casos los aumentadores no son simplemente reductores invertidos sino que implican consideraciones de diseño diferente a las encontradas en los mecanismos reductores.
Las transmisiones por engranajes se emplean para transmitir fuerza entre un motor primario a una maquinaria impulsada, además de la simple transmisión de fuerza, las transmisiones de engranaje cambian o modifican la fuerza que se está transmitiendo mediante la reducción de velocidad y aumento del torque a la salida, aumento de velocidad, cambio de rotación del eje o cambio del ángulo de operación del eje.
Las transmisiones por engranaje se consideran generalmente como unidades compactas fabricadas de acuerdo con especificaciones aceptadas y anunciadas para usarse en un amplio rango de aplicaciones.
Con el avance de la maquinaria de alta velocidad, tal como compresores rotatorios, se ha incrementado el volumen y la importancia de los aumentadores de velocidad por engranajes, en la mayor parte de los casos los aumentadores no son simplemente reductores invertidos sino que implican consideraciones de diseño diferente a las encontradas en los mecanismos reductores.
Las transmisiones por engranajes se emplean para transmitir fuerza entre un motor primario a una maquinaria impulsada, además de la simple transmisión de fuerza, las transmisiones de engranaje cambian o modifican la fuerza que se está transmitiendo mediante la reducción de velocidad y aumento del torque a la salida, aumento de velocidad, cambio de rotación del eje o cambio del ángulo de operación del eje.
Las transmisiones por engranaje se consideran generalmente como unidades compactas fabricadas de acuerdo con especificaciones aceptadas y anunciadas para usarse en un amplio rango de aplicaciones.
SELECCIÓN DE UNA TRANSMISIÓN
El comportamiento satisfactorio de un mecanismo de transmisión de
engranaje depende de su diseño y fabricación, la selección del tipo
y tamaño apropiado para una aplicación determinada, el uso y
mantenimiento de la unidad durante su vida útil en servicio.
Para
seleccionar la transmisión por engranaje apropiada para cualquier
aplicación será necesario determinar los requerimientos de potencia de
la unidad y la relación de velocidad entre los ejes de entrada y salida;
Además de la velocidad de salida y la potencia del motor primario.
Para calcular la potencia requerida en cualquier transmisión por
engranaje se debe ajustar las pérdidas de eficiencia en la máquina,
Generalmente hablando la eficiencia de los engranajes rectos,
helicoidales, bihelicoidales, cónicos rectos, cónicos en espiral se
toma como el 98% por juegos de engranajes. La eficiencia de los
engranajes sin fin en reductores es generalmente tomada como 100%.
Donde se
usen juegos de
engranajes múltiples la eficiencia total es el producto de las
eficiencias de los juegos de engranajes, la mayor parte de los
fabricantes de transmisiones por engranaje publican relaciones de
eficiencia de sus unidades individuales.
Después que
se ha seleccionado una unidad de transmisión por engranaje en cuanto a
su capacidad mecánica se debe comprobar la potencia real que se va a
transmitir contra la clasificación térmica del fabricante para esa
unidad. La clasificación térmica es el promedio de potencia máxima que
se puede transmitir continuamente sin crear una peligrosa elevación de
la temperatura y sin necesidad de enfriamiento auxiliar de la unidad.
INSTALACIÓN DE TRANSMISIONES
Cuando se instalan unidades de transmisión por engranaje se debe
asegurar que la unidad este bien soportada y anclada para prevenir
el des alineamiento de los engranaje o ejes.
Debe
emplearse acoplamientos mecánicos de buena calidad sujetos por
chavetas, para acoplar los ejes de la unidad conductora y conducida.
Un ligero des alineamiento angular o lineal del eje puede
contrarrestarse usando acoplamiento mecánicos de tipo flexible.
En algunos
casos los esfuerzos torsionales en el arranque o durante la sobrecarga
pueden ser contemplados mediante el empleo de ciertos tipos de
acoplamiento mecánico flexibles. La carga apropiada de las unidades de
transmisión por engranaje es esencial para una larga duración en
servicio libre de dificultades. Suponiendo que la transmisión por
engranaje esta calculada propiamente para aplicaciones en particular e
instalada de manera apropiada es importante que no se le someta a
sobrecargas extremas sostenidas.
Las cargas de
transmisiones por engranajes se diseñan igualmente para la disipación de
calor apropiadas bajo condiciones de funcionamiento normal, por tanto no
se debe permitir que las unidades funcionen donde las temperaturas del
aceite no sean las recomendadas por el fabricante. Algunos fabricantes
embarcan las unidades de transmisión por engranajes con las partes
internas protegidas con una película preventiva de la oxidación por lo
tanto no hay necesidad de limpiar tal película ya que es soluble en la
mayoría de los casos, simplemente se debe llenar la caja con el
lubricante recomendado hasta el nivel apropiado, compruébese si las
unidades de transmisión por engranaje han sido embarcadas con o sin
aceite de la fabrica. Las unidades con cojinetes que requieren grasa
generalmente requieren mantenimiento por lubricación.
Después que
una unidad por transmisión de engranajes a operado bajo la carga nominal
por dos semanas debe detenerse para drenar el aceite y lavar la caja, si
se desea el aceite original puede ser colado y vuelto a poner. No se
debe emplear un colador más fino que 25 micro pulgadas para evitar la
pérdida de los aditivos. Después que se ha drenado el aceite original se
debe llenar la caja hasta el nivel adecuado con aceite mineral lavador
SAE 10 que no contenga aditivos. La unidad debe ser puesta a funcionar
llevada a su velocidad y detenida inmediatamente como un procedimiento
del lavado. Drénese el aceite labrador y coloque el lubricante
recomendado hasta el nivel adecuado.
Después de
este cambio inicial de aceite se recomienda un cambio de aceite cada
2500 horas o 6 meses de operación normal cualesquiera ocurra primero, a menos que existan condiciones de temperatura altas
poco usuales combinadas con altas cargas intermitentes donde la
temperatura de la caja de engranaje se eleva rápidamente y entonces se
enfríe con rapidez, esta condición puede causar condensación en las
paredes interiores de la unidad contaminando así el aceite y formando
lodo. Bajo estas condiciones, o sí la temperatura del aceite esta
continuamente sobre 150°F, o si la unidad esta sometida a una atmósfera usualmente húmeda,
puede ser necesario cambiar el aceite con intervalos de uno o dos
meses según de determine con la inspección del aceite en su
lugar.
MANTENIMIENTO
Los aceites
lubricantes para usarse con engranajes encerrados y unidades de
engranajes cerradas deben ser aceites de petróleo mineral puros, de
alta calidad y bien refinados, dentro de los rangos de viscosidad
cinemática recomendados bajo las exigencias del sistema. No deben ser
corrosivos para los engranajes o cojinetes de bola o de rodillo. Deben
ser neutrales en sus reacciones, deben tener buenas propiedades
antiespumantes, no deben contener partículas sólidas o abrasivas.
Para elevadas
temperaturas de funcionamiento es necesario una buena resistencia a la
oxidación. Para temperaturas bajas se necesita un aceite que tenga bajo
punto de congelación para llenar las condiciones de temperaturas
nominales de trabajo, cuando la temperatura de operación varia sobre un
rango amplio, es deseable un aceite que tenga un índice de viscosidad
muy elevado.
Para
mecanismos de tornillo sin fin estándar, el aceite debe tener un
aditivo de 3 al 10 % de sebo sin acidez o grasa animal similar.
Cuando los
engranajes se someten a choques pesados o fuertes cargas de impacto, o
cuando la unidad es sometida a trabajos extremamente pesado debe usarse
un lubricante de extrema presión (EP). El lubricante de presión extrema
debe ser un compuesto con naftenato de plomo en un aceite lubricante
bien refinado.
El
lubricante no debe ser corrosivo en engranajes de bola o rodillos,
debe ser natural en reacción no debe tener partículas abrasivas o
rellenadores presentes no deberá presentar sedimentos y deberá
separarse a temperaturas de 149°C. Deberá tener características de resistencia a la humedad.
Debe tomarse
toda clase de precauciones para evitar que entre cualquier cosa extraña
en la caja de engranajes, el lodo es causado por polvo, suciedad,
humedad y aditivos químicos. Estos son los mayores riesgos en la
lubricación adecuada en las unidades de transmisión por engranajes.
Durante los
periodos normales de operación las unidades de transmisión por
engranajes deben recibir diariamente una inspección de rutina, consistente en una inspección y
observación visual por fugas de aceite o ruidos poco usuales. Si
hubiera evidencia de
fugas de aceite se debe detener la unidad para corregir la causa de la
fuga y comprobar el nivel de aceite. Si se produjeran ruidos pocos
usuales debe parase la unidad hasta que se halla determinado y corregido
la causa del ruido comprobándose todos los nivel de aceite al menos una
vez por semana.
Importante:
Si fuera
necesario detener la unidad por un periodo mayor de una semana, esta
debe ser puesta en movimiento durante 10 minutos al menos cada semana
mientras este fuera de servicio. Esta corta operación mantendrá a los
engranajes y cojinetes cubiertos con aceite y prevendrá la oxidación
debida a la condensación de la humedad resultante de los cambios de
temperatura.
DETERIORO DE LA SUPERFICIE DE LOS ENGRANAJES
Desgaste :
Es un término general que implica el deslizamiento de metal contra metal
por abrasión lapidado o rallado.
Desgaste Normal :
Es la remoción de metal de la superficie de un diente de un engranaje
resultante de la abrasión indeseable a una velocidad y grado que no
permite el comportamiento satisfactorio del engranaje durante su duración
esperada.
Mantenimiento:
Durante el suavizamiento de un nuevo juego de engranajes se espera cierta
cantidad de acoplamiento y pulido, este tipo de desgaste es menos notable
cuando los engranajes han sido rasurados o rectificados durante su
fabricación. Antes que se hallan suavizado todos los engranajes se les
debe guiar en cuanto a su instalación apropiada y asegurarse que la carga
es controlada bajo los límites especificados por el fabricante, el uso de
los lubricantes y filtros recomendados deben eliminar el desgaste excesivo
de los dientes del engranaje durante el periodo de suavizamiento, la
mayoría de los fabricantes recomiendan el lavado de la caja de engranajes
frecuentemente para remover cualquier partícula metálica y para eliminar
cualquier objeto extraño que circule a través del engranaje.
Desgaste Abrasivo :
Es un daño de la superficie causado por finas partículas reportadas en el
lubricante o enterradas en las superficie de los dientes de engranajes,
pueden ser metal desprendido de ellos mismos o de los cojinetes que no han
sido removidos previamente en el montaje; además de arena procedente de
fundiciones o impurezas del aceite.
Mantenimiento :
Cuando se detecte desgaste abrasivo la maquina debe ser parada
inmediatamente. El aceite debe ser drenado, el interior de la caja y los
pasajes del aceite deben ser rascados, lavados y limpiados. Deben usarse
sellos de aceite y filtros como medios de eliminar la infiltración de
partículas extrañas a la caja de engranajes
Desgaste Rallado:
Es una forma de desgaste caracterizado por rallas profundas en la
dirección del deslizamiento de las superficies causadas con las partículas
que son mas ligeras que las asociadas con las del desgaste abrasivo.
Mantenimiento :
Este es idéntico al usado para el desgaste abrasivo simple.
Desgaste por sobre carga :
Es experimentado bajo condiciones de carga pesada y baja velocidad aunque
los engranajes hallan sido templados o no produce una superficie atacada
con ácido.
Mantenimiento :
Reducir la carga unitaria a la capacidad nominal de los engranajes y usar
lubricantes de presión extremo.
Desgaste estriado :
Es un desgaste por rallado que puede ocurrir en las superficies cementadas
de los piñones bajo cargas pesadas y que muestra ranuras en la dirección
del deslizamiento de las superficies
mantenimiento :
Deben ajustarse los engranajes para distribuir la carga más uniforme sobre
toda la superficie del diente. En el caso de engranajes cónicos, debe ser
alterado el huelgo para reducir la carga de impacto. En algunos casos, el
uso de lubricantes de extrema presión puede ayudar a reducir la velocidad
de deterioro de la superficie del diente.
Es una deformación de las superficies de los dientes de engranaje debido a cargas pesadas, se caracteriza por aletas que sobresalen en los bordes o extremos de los dientes y un estriado y la ranura correspondiente sobre la parte coincidente en la línea de paso.
El martillado :
Debido a los fuertes golpes a los que se ven expuesto los dientes de los engranajes, se crean impactos localizados que resultan en la cedencia plástica de la superficie.
mantenimiento:
La ondulación:
La soldadura:
Rayado ligero:
El rayado ligero es un deterioro menor en la superficie del diente de engranaje de naturaleza soldante, mostrando ligeras desgarraduras y rayas en la dirección del deslizamiento. El rayado comienza usualmente en un área de la superficie donde hay una combinación de esfuerzo de superficie y alta velocidad deslizante; generalmente cerca de la punta del diente.
mantenimiento :
Se sugiere el uso de un lubricante de presión extrema; en ciertos casos es necesario pulir las superficies de los dientes además de usar el lubricante a presión. También pueden ser tratados térmicamente para mejorar la calidad de la superficie.
La fatiga de superficie:
Es la formación de anormalidades en la superficie de los dientes usualmente bastante pequeñas al principio; producidas por esfuerzos de compresión elevados, debidos con frecuencia a irregularidades en la superficie.
Picadura inicial :
Esto puede ocurrir cuando un par de engranajes es puesto en contacto por primera vez, se observa como pequeñas cavidades en puntos dispersos sobre las superficies de los dientes; de acuerdo con la experiencia, no es necesariamente serio, siendo correctivo y no progresivo.
mantenimiento:
En muchos casos el uso de los engranajes tenderá a pulir las irregularidades de la superficie, y las picaduras cesarán; si continúa el efecto se debe templar la superficie del diente. Ayudará también un rectificado y un pulido de los dientes de los engranajes
Picadura destructiva :
Es la picadura que continúa después de la picadura inicial, esta aumenta rítmicamente con frecuencia.
mantenimiento:
Este defecto se puede controlar esmerilando y puliendo las superficies de los dientes de engranaje y templando los dientes de los engranajes. En algunos casos se han usado lubricantes de extrema presión.
Escoriación :
Es un tipo de fatiga más extenso en el cual un área considerable de la superficie de rodamiento del diente es socavada en forma progresiva y que eventualmente se desprende en forma de laminillas. Parece que sólo ocurre en engranajes cementados. La escoriación o desconchamiento puede comenzar en una grieta y no sigue necesariamente la unión entre la parte cementada y el núcleo.
mantenimiento: Uso de lubricante de presión extrema (caso leve); En algunos casos el pulido de la superficie proporcionará una distribución más regular de la carga a través de la superficie de contacto reducirá la presión extrema causada.
DE
mantenimiento:
Interferencia :
mantenimiento:
La rotura de los dientes de un engranaje indica una situación más allá de los procedimientos de mantenimiento para retardarla. Sin embargo esta situación implica la selección apropiada de la carga útil, una lubricación adecuada y una inspección periódica. Si tomamos en cuenta estos parámetros podemos obtener una duración cercana a la vida nominal del engranaje.
CONCLUSIONES
· El chequeo del funcionamiento de los reductores de velocidad continuamente en de suma importancia pues estos están sometidos a grandes esfuerzos los cuales atentan contra la vida útil de los mismos, así como también, a diferentes agentes externos contaminantes los cuales intervienen en el desgaste prematuro de las piezas.
