reductora de velocida

TECSUP PFR Mantenimiento Industrial

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UNIDAD XIV

MANTENIMIENTO DE REDUCTORES Qu tipo de Reductor es la muestra del despiece presentado?:

____________________________________________________

Figura 1

Mantenimiento Industrial TECSUP PFR

264

Partes de un reductor Cuntos componentes tienen un reductor? Enumeremos los cuatro principales componentes para estudiarlos:

A. _______________________________________________________

B. _______________________________________________________

C. _______________________________________________________

D. _______________________________________________________

1. MANTENIMIENTO DE LOS ENGRANAJES

En el mantenimiento del engranaje tambin se presentan:

a. Reemplazo por un original del mismo fabricante b. Fabricacin de un engranaje nuevo c. Reparacin del engranaje gastado.

Primero identificar el Mdulo (m) (sistema mtrico) o del Paso diametral (Pd) (sistema en pulgadas ) del engranaje para luego continuar con la identificacin de los posibles desgastes, sobre la base de la verificacin.

1.1 VERIFICACIONES EN EL ENGRANAJE PARA LA IDENTIFICACIN DE

DESGASTES

a) Verificacin del ajuste aplicado por el fabricante, al agujero del engranaje con el apoyo en al eje (B); que podra estar fuera de tolerancia debido al desgaste al que estn expuestos estos apoyos durante el funcionamiento. (Figura 2)

b) Verificacin de los ajustes entre chaveta y los chaveteros (E) del cubo y

del eje, midiendo y luego comparando en la tabla de chavetas y chaveteros ISO/R773. (Figura 3)

Figura 3

Figura 2


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1.2 MODOS DE FALLAS Y DESGASTES DE LOS DIENTES DE LOS ENGRANAJES

Evaluacin del desgaste y de las fallas en los dientes del engranaje estn clasificados en cuatro categoras.

Fatiga superficial (pitting) Desgaste Deformacin plstica Rotura

1.2.1 FATIGA SUPERFICIAL

La fatiga superficial es la falla del material como resultado de impacto de superficies o sub-superficies tensionados por encima del lmite de la resistencia del material. En la figura 4 se muestra la teora recproca Hertziana donde se manifiestan las tensiones cuando la rueda y el pin engranan. Se presentan compresin tensin unidireccional en la superficie y tensin de cizallamiento bi-direccional en las sub-superficies. En la figura 5 indican la magnitud de estas tensiones.

Figura 4 Figura 5


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a) Picado (PITTING)

El picado es una forma de fatiga superficial que puede ocurrir tan pronto como cuando se inicia el funcionamiento y puede ser de tres tipos:

Initial (correctivo) Destructivo Normal

Picado Inicial o corrective

El picado inicial es causado por reas locales de alta presin debido a presencia de superficies desniveladas en el diente del engranaje. Este tipo de picado puede relativamente desarrollarse dentro de un corto tiempo, alcanzar un mximo y luego continuar con un pulido con una tendencia a disminucin de rugosidad durante el funcionamiento. Figura 6

Picado destructivo o progresivo

El picado destructivo por lo general comienza debajo de la lnea de paso, en una porcin del pie del diente y progresivamente se incrementa tanto el tamao y el nmero de picaduras hasta que se destruye la superficie. Al inicio del funcionamiento el picado destructivo puede aparecer tan grave como el picado correctivo, sin embargo conforme pasa el tiempo el avance del picado destructivo se incrementa bruscamente y ampliamente sobrepasa la severidad del picado correctivo como se muestra en la figuras 7 y 8.

Figura 6


267

Picado normal (desgaste)

El picado normal del pie del diente se manifiesta en toda la capa superficial endurecida del diente, se manifiestan como unos pequeos o diminutos hoyos llegando a cubrir la totalidad del flanco del pie del diente. Como resultado del funcionamiento continuado los hoyos muy marcados devienen en un desgaste final con un picado generalizado en todo el pie del diente. Figuras 9 y 10.

Astillado del diente

El astillado es un trmino usado para describir un amplio o una masiva rea donde la superficie del material se del diente desprende. En la capa superficial endurecida y en la capa de material blando, se observan concentraciones de hoyos con muchas superposiciones o interconexiones en una amplia rea. Vea las figuras 11 y12.

Figura 7 Figura 8

Figura 9

Figura 10


268

1.2.2 DESGATE

El desgaste es un trmino general que describe el dao del material de la superficie de contacto. Hay grados de variacin de desgastes, los cuales pueden ser medidos en trminos de milsimas de pulgadas por un milln o diez millones de ciclos de contactos, a partir de un rango ligero para controlar el excesivo desgaste. Los desgastes se clasifican en:

Desgaste abrasivo Desgaste adhesivo

a) Desgaste abrasivo

El desgaste abrasivo algunas veces se manifiesta como un labrado que ocurre cuando partculas duras deslizan y ruedan bajo presin, a travs de la superficie del diente. Partculas duras se originan por: suciedad en la caja, arena o grado de fundicin, partculas de metal desprendidas por el desgaste del diente del engranaje o del rodamiento, partculas introducidas dentro de la caja durante el rellenado del aceite y partculas que se infiltran en la unidad durante el funcionamiento. Figura 12.

Figura 11 Figura 11

Figura 12


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b) Desgaste adhesive

El desgaste adhesivo resulta de una alta fuerza de atraccin compuesta por los tomos de las dos superficies de deslizamiento. Dientes en contacto al azar speros y con fuerza forman una unin. El enlace de reas hace que una partcula sea transferida a travs de la interconexin del contacto. En un subsiguiente encuentro el fragmento transferido, fracturado o fatigado ya separado forma una partcula desgastada. Vea la figura 13.

1.2.3 DEFORMACIN PLSTICA

La deformacin pltica es el trabajo en fri de la superficie del diente, causado por elevadas tensiones de contacto y de rodadura y la accin de deslizamiento por el engrane. Esta deformacin de la superficie resulta del doblegado de la superficie y sub-superficies del material, y esta asociado comnmente con el material sin tratamiento, aunque esto puede ocurrir tambin en los engranajes con tratamiento con cargas muy elevadas. Vea la figura 14.

Figura 13

Figura 14


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1.2.4 ROTURA

La rotura es el ltimo tipo de fallas de los engranajes. Cargas de flexin en el diente del engranaje causa las altas tensiones en el borde de la raz y en el perfil con la interseccin de la raz del diente. Un diente de un engranaje es una placa en voladizo soportando tensin de flexin en el lado de contacto del diente y con tensin de compresin en el lado opuesto. Si la tensin de flexin para una ubicacin crtica se prmiti excederse la resistencia del material del diente, la fisura por fatiga podra eventualmente desarrollarse y con la continuacin del funcionamiento, finalmente progresa hasta un punto donde el diente podra desprenderse desde el borde del material. Figuras 15 y 16.

2. MANTENIMIENTO DE LOS RBOLES DE TRANSMISIN Y DE LOS EJES

Segn el dibujo parcial de un reductor que se muestra (figura 17 y 18), identifique las partes del rbol expuestas a desgaste que estn indicados con las letras A hasta la E.

Figura 17

Figura 15 Figura 16


271

A. ___________________________________________________________________

B. ___________________________________________________________________

C. ___________________________________________________________________

D. ___________________________________________________________________

E. ___________________________________________________________________

En el mantenimiento del rbol o del eje, una vez efectuadas las verificaciones, las posibilidades son:

Reemplazar por un original del mismo fabricante Encargar la fabricacin de un eje nuevo Realizar la reparacin del eje gastado.

a) Verificaciones en el eje

Verificacin de los ajustes aplicados por el fabricante en cada uno de

los apoyos y de las pistas del eje; que podran estar fuera de tolerancia debido al desgaste al que estn expuestos estos apoyos durante el funcionamiento.

Verificacin de las tolerancias de forma, de posicin y del

acabado superficial que permitir descartar deformaciones, pandeos y asperezas de la superficie de los apoyos.

Figura 18


272

b) Mediciones en el eje

Mida con precisin los dimetros; despus compare estos resultados con las tolerancias establecidas por el fabricante o en las tablas tcnicas de tolerancias ISO para identificar desgastes o deformaciones en los apoyos.

c) Correcciones en el eje

Las posibilidades de la reparacin dependern de la disponibilidad de maquinas herramientas, del tiempo que demandar y del costo que representar.

Ejemplo de la verificacin

Qu verificaciones se efectuaran en las posiciones 1, 2 y 3 segn la figura 19:

1. _______________________________________________________

2. _______________________________________________________

3. _______________________________________________________

Figura 19


273

3. LUBRICANTES Y LUBRICACIN

Lubricantes R&O para engranes. Los lubricantes industriales para engranes con base de petrleo con inhibidores de herrumbre y de xido, son los ms usados y fciles de encontrar.

Lubricantes de extrema presin EP. Para reductores que funcionan con

cargas elevadas, son lubricantes industriales a base de petrleo aditivados con azufre y fsforo.

Lubricantes sintticos. Son lubricantes del tipo de polialfaolefina, se

recomiendan para el funcionamiento en clima fro, aplicaciones de altas temperaturas, operaciones en rangos de temperaturas variados (todas las estaciones) y para intervalos de cambio de lubricantes extendidos.

3.1 Anlisis del Lubricante

a) Informe del anlisis del lubricante. Se recomienda revisar la

condicin del lubricante a intervalos regulares. En ausencia de lmites ms especficos, se recomiendan los lineamientos siguientes para establecer el cambio aceite:

El contenido de agua es mayor que 0.05% (500 ppm) El contenido de hierro excede 150 ppm El silicn (polvo/impurezas) excede 25 ppm Cambios en la viscosidad mayores que 15%.

b) Intervalos de cambio del lubricante

Procedimiento de cambio despus del primer mes de servicio:

Opere la unidad hasta que el aceite en el depsito alcance la

temperatura normal de operacin. Corte la energa y drene inmediatamente todo el aceite de la unidad.

De inmediato lave internamente la unidad con aceite del mismo tipo

y viscosidad que el lubricante original (calentado aproximadamente a 100F (38C) si el clima es fro). Rpidamente drene el aceite de lavado y llene la unidad con lubricante nuevo hasta que drene aceite limpio por orificio de drenaje.

Cierre el drenaje y termine de llenar la unidad hasta el nivel correcto,

con aceite nuevo que sea del tipo y viscosidad correctos.

Si el proveedor del lubricante determina que el lubricante est en buenas condiciones, el aceite usado reciclado se puede volver a usar si se pasa por un filtro de 40 micras o ms fino.


274

c) Cambio de los lubricantes de petrleo. Para condiciones normales de operacin, el cambio del aceite es cada seis meses o _______ horas de operacin, lo que ocurra primero. Si el reductor opera en un rea donde la temperatura vara con la estacin, cambie el grado de viscosidad del aceite para ajustarlo a la temperatura; Los proveedores de lubricantes pueden hacer pruebas del aceite del reductor y recomendar el programa de cambio ms econmico.

d) Cambio de los lubricantes sintticos. El intervalo de cambio de los

lubricantes sintticos se puede prolongar hasta ______ _______ horas dependiendo de la temperatura de operacin y la contaminacin del lubricante. Se recomienda un anlisis de laboratorio para una operacin ptima de la unidad y una mayor vida til del lubricante.

e) Grasas para los sellos

Algunas transmisiones de engranajes tienen uno o ms sellos lubricados y purgados con grasa. Siempre que cambie el aceite en la transmisin, engrase y purgue los sellos; se recomienda grasas NLGI No.2. (Figura 10)

ADVERTENCIA: Lubricantes EP en la industria de elaboracin de alimentos. Los lubricantes EP pueden contener substancias txicas y no deben ser usados en la industria de elaboracin de alimentos sin la autorizacin de los fabricantes del lubricante. Los lubricantes que cumplen con la clasificacin USDA H1" son aptos para usarse en aplicaciones de elaboracin de alimentos.

Figura 10


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Tablas para establecer la viscosidad y la cantidad del lubricante


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4. VERIFICACIN Y REGULACIN DEL JUEGO ENTRE DIENTES Y DEL PATRN DE CONTACTO EN LOS ENGRANAJES CNICOS

4.1 JUEGO ENTRE DIENTES (BACKLASH)

Ejemplo N 1: Regulacin tpica del juego entre dientes en los engranajes cnicos de un reductor que se muestra en la figura 2.

Antes de comenzar con la regulacin, la distancia de ajuste SD debe quedar establecida en su valor segn lo recomendado por el fabricante; vea la figura 2.

Es el juego que existe entre dos dientes j consecutivos medido en el dimetro primitivo, vea la figura 1. Dos son los factores principales que determinan el juego entre diente: el aumento o disminucin de la distancia cnica y la disminucin del espesor del diente debido al desgaste.

Figura 2

Figura 1


280

Cmo corregir la distancia de ajuste SD?, Cmo disminuir o aumentar si la distancia no corresponde a lo recomendado?; vea el dibujo 2. _________________________________________________________________________________.

Procedimiento para la regulacin

4.2 PATRN DE CONTACTO DE LOS DIENTES

Terminada la instalacin del pin y del engranaje; se debe cubrir con pasta azul varios dientes del pin y hacer girar los dientes recubiertos hacia delante y hacia atrs varias veces para trazar un patrn de contacto en los dientes de ambos.

Esta verificacin y regulacin del contacto de los dientes deben ser llevadas acabo despus de terminar la regulacin del juego entre dientes. Si la cabeza del pin cnico se regul con las lminas de regulacin para obtener el contacto correcto del diente; ahora es necesario verificar otra vez el juego entre dientes.

Los patrones de contacto correctos del diente del pin cnico se muestran en la Figura 3. La regulacin de los patrones de contacto correctos se realiza ajustando la distancia del cono; puede ser retirando o aumentando lminas de regulacin en la cabeza del pin cnico para mover este hacia el centro del cono o para alejarlo del centro del cono.

Figura 3

a. Coloque un reloj comparador (figura 3) en un diente del engranaje.

b. Fije el pin cnico y haga girar el engranaje cnico

hacia adelante y hacia atrs mientras lee el juego entre dientes en el comparador.

c. Para regular el juego mecnico, retire las tapas del

rodamiento del engranaje cnico, coloque lminas en una y retire lminas en la otra tapa en la misma medida para obtener el juego deseado.

d. Ajuste nuevamente los pernos de las tapas al torque

especificado. Verifique nuevamente el juego axial de los rodamientos.

Figura 3


281

a) Contacto correcto

b) Errores de contacto

Error por distancia del montaje. Fig. 5

Error por desfase de los ejes. Fig. 6

Error positivo, contacto en el pie del diente del pin y en la cabeza del diente de la rueda; y en error negativo a la inversa. Para corregirlo se debe seguir un procedimiento que permita acercar o alejar el pin en direccin axial respecto de la rueda.

El rea ideal de contacto sin carga o con una ligera carga es en el extremo delantero central, vea la figura 4; el punto medio del contacto se ubica a una distancia aproximada del 60 % del ancho del diente, medido desde el extremo de mayor espesor del diente. A plena carga el punto medio de contacto cambiar a la parte central del ancho del diente.

Contacto cruzado y solo en los extremos del diente, tanto en el pin como en la rueda. El error usualmente se debe a defectos durante la fabricacin de los apoyos de los rodamientos que soportan el pin o el engranaje.

Figura 4

Figura 5

Figura 6


282

Error por Angularidad entre los ejes. Fig 7

Ejemplo N 2: Regulacin tpica del patrn de contacto en los dientes de los engranajes cnicos de un reductor que se muestra en la figura 2.

A partir de la misma figura 2 del ejemplo anterior. La verificacin del contacto de dientes del juego de engranajes cnicos debe ser realizada con la transmisin completamente armada.

Procedimiento para la regulacin

Contacto solamente en el lado del espesor menor del diente (+) o en lado del espesor mayor del diente (-); tanto en el pin como en la rueda. El error usualmente de sede a los defectos del montaje o la fabricacin de los apoyos de rodamientos que soportan los engranajes.

Figura 7

Recubra varios dientes del pin cnico con colorante azul o ail y haga girar los dientes del pin recubierto hacia adelante hacia atrs varias veces para trazar un patrn de contacto en los dientes de ambos.

Compare el resultado

con el patrn incorrecto de contacto de dientes establecido por el fabricante; vea la figura 8.

Para regular al contacto

correcto de los dientes ajuste la distancia cnica retirando o agregando lminas de regulacin en la brida de la cabeza del pin cnico. Figura 8


283

Cul es el ajuste a aplicar a la distancia cnica y cunto es el valor a corregir; si el error encontrado fuera, pin muy lejos del centro del cono? _________________________________________________________________________________. Se debe verificar otra vez el juego entre dientes. Porqu? _________________________________________________________________________________.

4.3 VERIFICACIN Y REGULACIN DEL PATRN DE CONTACTO EN

ENGRANAJES DE CORONA SINFN

La verificacin y la regulacin del patrn de contacto debe llevarse acabo despus de terminar con el montaje completo del reductor; adems en el montaje se debe incluir la regulacin del juego axial de los rodamientos del tornillo sinfn y de rueda de corona.

4.3.1 Patrn de contacto en los dientes de la rueda corona

Segn el sentido de rotacin del Sinfn (figura 9), el lado de inicio de engrane tiene un rea de contacto ms pequeo que el lado final de engrane. Durante el funcionamiento, el patrn de contacto progresivamente se ir moviendo haca el inicio de engrane; hasta quedar centrado o extendido en todo el flanco del diente. Para una rotacin vi direccional o para direccin de carga cambiante, el patrn de contacto debe quedar simtrico hacia ambos flancos del diente de la rueda.

Figura 9


284

4.3.2 Errores en el patrn de contacto

a) Error en la Distancia de montaje

b) Error por Angularidad entre los ejes

c) Error en la distancia entre centros

Contacto cruzado solo en los extremos de ambos lados del diente de la corona. El defecto se debe usualmente a errores como son; ngulo de hlice diferentes al del sinfn, defectos de ensamblaje o defectos de fabricacin de los engranajes.

Cuando existe un error exagerado en la distancia entre centros como se muestra en al figura 12 el contacto es cruzado y solo en los extremos del diente. Este error adems de originar defectos de contacto, tambin influye en la excesiva variacin ya sea positiva o negativa del juego entre dientes.

Contacto solo en uno de los extremos del diente de la corona debido al desfase de los ejes del sinfn con el de la corona. El proceso para la correccin incluye la colocacin y el retiro de lminas de regulacin en las tapas de los rodamientos que soportan al engranaje de corona. Figuras 10 y 16.

Figura 10

Figura 11

Figura 12


285

Ejemplo N 1: Regulacin del juego axial interno de los rodamientos de rodillos cnicos

Dependiendo del tamao y de la velocidad, establecer un juego axial recomendado segn la figura 15; tanto en el sinfn como en la rueda de corona; figura 13 y 16. En condiciones de funcionamiento caliente de la transmisin se recomienda establecer un juego diferente. Revise mayor informacin en el manual de instalacin del fabricante.

Para verificar la regulacin de los rodamientos coloque el eje en posicin vertical, instale el reloj comparador como se muestra en la figura 14. Con el dial posicionado en cero, jalar hacia arriba el eje y leer en el reloj el juego axial existente. Aumentar o disminuir lminas si es necesario hasta obtener el juego recomendado en la figura 15.

Figura 13

Figura 13 Figura 14


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Ejemplo N 2: Regulacin tpica del patrn de contacto en engranajes de Corona Sinfn:

La verificacin del contacto de dientes debe ser realizada con la transmisin completamente armada.

Procedimiento para la regulacin Recubra los dientes del engranaje corona y del sinfn con colorante azul. Gire el eje del sinfn hasta que la corona alcance una o ms vueltas en

cada sentido. Retire los ensambles de la corona y del sinfn para evaluar el patrn que mostrar los dientes.

Segn el resultado del patrn observado si es necesario retire lminas de una tapa del rodamiento y aumente el mismo espesor en la otra tapa. Vea las figuras 13, 16 y 17; Esta regulacin es aplicable tanto al tornillo sinfn como al engranaje de corona, figura 18.

Figura 16

Figura 15


287

Ajuste del patrn de contacto con dentado de hlice derecha

Ajuste del patrn de contacto en el tornillo sinfn y en el engranaje corona

Figura 18


288

ANOTACIONES:

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