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Unidad VI
M ANTENIMIENTO DE R EDUCTOR ES 1.
¿QUÉ TIPO DE REDUCTOR ES LA MUESTRA DEL DESPIECE PRESENTADO?: _______________________ __________________________________ _______________________ ________________________ ___________________ _______
Figura 6.1
1.1
PARTES DE UN REDUCTOR 1. ¿Cuántos componentes tienen un reductor? Enumeremos los cuatro principales componentes para estudiarlos: A. _______________________ ___________________________________ ________________________ ___________________ _______ B. _______________________ ___________________________________ ________________________ ___________________ _______ C. _______________________ ___________________________________ ________________________ ___________________ _______ D. ________________________ ___________________________________ _______________________ ___________________ _______ 79
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2.
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MANTENIMIENTO DE LOS ENGRANAJES En el mantenimiento del engranaje también se presentan: • • •
Reemplazo por un original del mismo fabricante Fabricación de un engranaje nuevo Reparación del engranaje gastado.
Primero identificará el Módulo (m) (sistema métrico) o del Paso diametral (Pd) (sistema en pulgadas) del engranaje para luego continuar con la identificación de los posibles desgastes, sobre la base de la verificación. VERIFICACIONES EN EL ENGRANAJE PARA LA IDENTIFICACIÓN DE DESGASTES •
•
Verificación del ajuste aplicado por el fabricante, al agujero del engranaje con el apoyo en al eje (B); que podría estar fuera de tolerancia debido al desgaste al que están expuestos estos apoyos durante el funcionamiento. (Figura 6.2) Verificación 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 6.3)
Figura 6.2
Figura 6.3
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MODOS DE FALLAS Y DESGASTES DE LOS DIENTES DE LOS ENGRANAJES Evaluación del desgaste y de las fallas en los dientes del engranaje están clasificados en cuatro categorías. • • • •
Fatiga superficial (pitting) Desgaste Deformación plástica Rotura
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 límite de la resistencia del material. En la figura 6.4 se muestra la teoría recíproca Hertziana donde se manifiestan las tensiones cuando la rueda y el piñón engranan. Se presentan compresión tensión unidireccional en la superficie y tensión de cizallamiento bi-direccional en las sub-superficies. En la figura 6.5 indican la magnitud de estas tensiones.
Figura 6.4
Figura 6.5
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•
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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 CORRECTIVO El picado inicial es causado por áreas locales de alta presión 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 máximo y luego continuar con un pulido con una tendencia a disminución de rugosidad durante el funcionamiento. Figura 6.6.
Figura 6.6 •
PICADO DESTRUCTIVO O PROGRESIVO El picado destructivo por lo general comienza debajo de la línea de paso, en una porción del pie del diente y progresivamente se incrementa tanto el tamaño y el número 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 6.7 y 6.8.
Figura 6.7
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Figura 6.8 •
PICADO NORMAL (DESGASTE) El picado normal del pie del diente se manifiesta en toda la capa superficial endurecida del diente, se manifiestan como unos pequeños 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 6.9 y 6.10.
Figura 6.9
Figura 6.10
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•
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ASTILLADO DEL DIENTE El astillado es un término usado para describir un amplio o una masiva área 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 área. Vea las figuras 6.11 y 6.12.
Figura 6.11
2.2
DESGATE El desgaste es un término general que describe el daño del material de la superficie de contacto. Hay grados de variación de desgastes, los cuales pueden ser medidos en términos de milésimas de pulgadas por un millón 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 El desgaste abrasivo algunas veces se manifiesta como un labrado que ocurre cuando partículas duras deslizan y ruedan bajo presión, a través de la superficie del diente. Partículas duras se originan por: suciedad en la caja, arena o grado de fundición, partículas de metal desprendidas por el desgaste del diente del engranaje o del rodamiento, partículas introducidas dentro de la caja durante el rellenado del aceite y partículas que se infiltran en la unidad durante el funcionamiento. Figura 6.12. 84
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Figura 6.12
•
DESGASTE ADHESIVO El desgaste adhesivo resulta de una alta fuerza de atracción compuesta por los átomos de las dos superficies de deslizamiento. Dientes en contacto al azar ásperos y con fuerza forman una unión. El enlace de áreas hace que una partícula sea transferida a través de la interconexión del contacto. En un subsiguiente encuentro el fragmento transferido, fracturado o fatigado ya separado forma una partícula desgastada. Vea la figura 6.13.
Figura 6.13
2.3
DEFORMACIÓN PLÁSTICA La deformación plática es el trabajo en frió de la superficie del diente, causado por elevadas tensiones de contacto y de rodadura y la acción de deslizamiento por el engrane. Esta deformación de la superficie resulta del doblegado de la superficie y sub-superficies del material, y esta asociado comúnmente con el material sin tratamiento, aunque esto puede ocurrir también en los engranajes con tratamiento con cargas muy elevadas. Vea la figura 6.14.
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Figura 6.14
2.4
ROTURA La rotura es el último tipo de fallas de los engranajes. Cargas de flexión en el diente del engranaje causa las altas tensiones en el borde de la raíz y en el perfil con la intersección de la raíz del diente. Un diente de un engranaje es una placa en voladizo soportando tensión de flexión en el lado de contacto del diente y con tensión de compresión en el lado opuesto. Si la tensión de flexión para una ubicación crítica se prmitió excederse la resistencia del material del diente, la fisura por fatiga podría eventualmente desarrollarse y con la continuación del funcionamiento, finalmente progresa hasta un punto donde el diente podría desprenderse desde el borde del material. Figuras 6.15 y 6.16.
Figura 6.15
Figura 6.16
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3.
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MANTENIMIENTO DE LOS ÁRBOLES DE TRANSMISIÓN Y DE LOS EJES Según el dibujo parcial de un reductor que se muestra (Figura 6.17 y 6.18), identifique las partes del árbol expuestas a desgaste que están indicados con las letras A hasta la E.
Figura 6.17
Figura 6.18
A.________________________________________________________________ B.________________________________________________________________ C.________________________________________________________________ D. _______________________________________________________________ En el mantenimiento del árbol o del eje, una vez efectuadas las verificaciones, las posibilidades son: • • •
Reemplazar por un original del mismo fabricante. Encargar la fabricación de un eje nuevo. Realizar la reparación del eje gastado.
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3.1
VERIFICACIONES EN EL EJE •
•
3.2
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Verificación de los ajustes aplicados por el fabricante en cada uno de los apoyos y de las pistas del eje; que podrían estar fuera de tolerancia debido al desgaste al que están expuestos estos apoyos durante el funcionamiento. Verificación de las tolerancias de forma, de posición y del acabado superficial que permitirá descartar deformaciones, pandeos y asperezas de la superficie de los apoyos.
MEDICIONES EN EL EJE Mida con precisión los diámetros; después compare estos resultados con las tolerancias establecidas por el fabricante o en las tablas técnicas de tolerancias ISO para identificar desgastes o deformaciones en los apoyos.
3.3
CORRECCIONES EN EL EJE Las posibilidades de la reparación dependerán de la disponibilidad de maquinas herramientas, del tiempo que demandará y del costo que representará. •
EJEMPLO DE LA VERIFICACIÓN Qué verificaciones se efectuarían en las posiciones 1, 2 y 3 según la figura 6.19:
Figura 6.19
1. ________________________________________________________ 2. ________________________________________________________ 3. ________________________________________________________
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4.
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LUBRICANTES Y LUBRICACIÓN Lubricantes R&O para engranes. Los lubricantes industriales para engranes con base de petróleo con inhibidores de herrumbre y de óxido, son los más usados y fáciles de encontrar. Lubricantes de extrema presión EP. Para reductores que funcionan con cargas elevadas, son lubricantes industriales a base de petróleo aditivados con azufre y fósforo. Lubricantes sintéticos. Son lubricantes del tipo de polialfaolefina, se recomiendan para el funcionamiento en clima frío, aplicaciones de altas temperaturas, operaciones en rangos de temperaturas variados (todas las estaciones) y para intervalos de cambio de lubricantes extendidos. 4.1
ANÁLISIS DEL LUBRICANTE Informe del análisis del lubricante. Se recomienda revisar la condición del lubricante a intervalos regulares. En ausencia de límites más específicos, se recomiendan los lineamientos siguientes para establecer el cambio aceite: • • • •
4.2
El contenido de agua es mayor que 0.05% (500 ppm) El contenido de hierro excede 150 ppm. El silicón (polvo/impurezas) excede 25 ppm. Cambios en la viscosidad mayores que 15%.
INTERVALOS DE CAMBIO DEL LUBRICANTE Procedimiento de cambio después del primer mes de servicio: •
•
•
•
Opere la unidad hasta que el aceite en el depósito alcance la temperatura normal de operación. Corte la energía 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 100°F (38°C) si el clima es frío). Rápidamente 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 está en buenas condiciones, el aceite usado reciclado se puede volver a usar si se pasa por un filtro de 40 micras o más fino.
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Cambio de los lubricantes de petróleo. Para condiciones normales de operación, el cambio del aceite es cada seis meses o _______ horas de operación, lo que ocurra primero. Si el reductor opera en un área donde la temperatura varía con la estación, 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 más económico. Cambio de los lubricantes sintéticos. El intervalo de cambio de los lubricantes sintéticos se puede prolongar hasta ______ ó _______ horas dependiendo de la temperatura de operación y la contaminación del lubricante. Se recomienda un análisis de laboratorio para una operación óptima de la unidad y una mayor vida útil del lubricante. 4.3
GRASAS PARA LOS SELLOS Algunas transmisiones de engranajes tienen uno o más sellos lubricados y purgados con grasa. Siempre que cambie el aceite en la transmisión, engrase y purgue los sellos; se recomienda grasas NLGI No.2. (Figura 6.20)
Figura 6.20
ADVERTENCIA: Lubricantes EP en la industria de elaboración de alimentos. Los lubricantes EP pueden contener substancias tóxicas y no deben ser usados en la industria de elaboración de alimentos sin la autorización de los fabricantes del lubricante. Los lubricantes que cumplen con la clasificación USDA “H1" son aptos para usarse en aplicaciones de elaboración de alimentos.
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5.
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TABLAS PARA ESTABLECER LA VISCOSIDAD Y LA CANTIDAD DEL LUBRICANTE
Tabla 6.1
Tabla 6.2
Tabla 6.3
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Tabla 6.4
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Tabla 6.5
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Tabla 6.6
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5.1
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ANOTACIONES ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________
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___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ 96