TL; DR
Las fallas en las reductoress de engranajes industriales se originan en siete categorías principales: daños en los engranajes, deterioro de los rodamientos, rotura de sellos, problemas de lubricación, desalineación, desequilibrio y estrés operativo. Estas fallas rara vez ocurren de forma aislada: un pequeño problema en una zona puede rápidamente generar daños en todo el sistema. Si no se detecta a tiempo.
1. Fallas relacionadas con los engranajes
Desgaste del engranaje
El desgaste de los engranajes se produce cuando las superficies metálicas rozan entre sí durante el funcionamiento normal. El desgaste abrasivo se produce cuando las partículas duras del aceite desgastan los dientes de los engranajes como si fueran papel de lija. Esto se observa como un aspecto pulido y desgastado en las superficies de los dientes.
El desgaste adhesivo es diferente: ocurre cuando las superficies de los engranajes se adhieren momentáneamente bajo alta presión y luego se desgarran. Esto crea una superficie áspera y rasgada que parece como si alguien le hubiera arrancado trozos de metal.
Picaduras y micropicaduras
Las picaduras se manifiestan como pequeños cráteres en las superficies de los dientes de los engranajes. Estos agujeros se forman cuando la tensión repetida causa pequeñas grietas que eventualmente desprenden fragmentos de metal.
Las micropicaduras tienen un aspecto gris y escarchado en la superficie del engranaje: son esencialmente millones de picaduras diminutas demasiado pequeñas para verlas individualmente.
Agrietamiento y rotura de los dientes de engranaje
Las grietas en los dientes de los engranajes suelen comenzar en la raíz, donde se concentra la tensión durante el funcionamiento. Estas grietas crecen lentamente al principio y luego rápidamente al alcanzar un tamaño crítico.
La rotura completa de un diente suele ocurrir repentinamente después de que una grieta lo haya debilitado lo suficiente. La pieza rota puede dañar otros engranajes, rodamientos y componentes al moverse por la reductores de engranajes.
Reacción excesiva
El juego es la separación entre los dientes del engranaje al engranar. Un poco de juego es normal y necesario, pero un exceso puede causar problemas.
Rasguños/Adherencia
El rayado se produce cuando la película de aceite entre los dientes del engranaje se rompe por completo. Las superficies metálicas expuestas se sueldan momentáneamente y luego se rompen a medida que los engranajes siguen girando.
Las altas velocidades, las cargas pesadas o la lubricación inadecuada suelen causar rozaduras. Una vez que aparecen, las superficies rugosas generan más calor y fricción, lo que agrava el problema rápidamente.
2. Fallas de los rodamientos
Desconchado por fatiga
El desconchado se manifiesta como desprendimiento o desconchado en las pistas de rodadura y los elementos rodantes. La fatiga del metal, causada por ciclos de tensión repetidos, provoca grietas subsuperficiales que finalmente alcanzan la superficie. Posteriormente, se desprenden fragmentos de metal, dejando picaduras o cráteres.
Brinell
El verdadero efecto brinelling crea hendiduras permanentes en las pistas de rodadura de los rodamientos. Estas hendiduras se forman cuando las cargas de impacto superan el límite elástico del metal. Verá marcas uniformemente espaciadas que coinciden con las posiciones de los elementos rodantes.
La corrosión por contacto (falsa brinelling) es similar, pero se presenta de forma diferente. La vibración provoca pequeños movimientos entre los componentes estacionarios del rodamiento, desgastando el material y creando depresiones.
Erosión eléctrica/arco eléctrico
La corriente eléctrica que pasa por los rodamientos crea arcos eléctricos que parecen superficies esmeriladas o con patrones de tablas de lavar. Cada chispa arranca una pequeña cantidad de metal, creando picaduras y cráteres.
Daño de la jaula
Las jaulas de los rodamientos espacian uniformemente los elementos rodantes y evitan el contacto entre ellos. Las fallas en las jaulas permiten que los elementos rodantes se amontonen, lo que genera una carga desigual y un fallo rápido. Las grietas, roturas o desgaste severo indican problemas en la jaula.
Ropa
El desgaste abrasivo se produce cuando las partículas duras del lubricante desgastan las superficies de los cojinetes.
El desgaste corrosivo se produce por el ataque químico a los metales de los rodamientos. Las superficies corroídas presentan picaduras o marcas de corrosión y pierden sus capas protectoras de óxido.
3. Fallas del sello
Degradación/erosión de materiales
Los materiales de sellado se deterioran con el tiempo debido al calor, ataques químicos y el estrés mecánico.
La erosión desgasta los labios del sello al entrar en contacto con el eje giratorio. Los sellos erosionados desarrollan ranuras que proporcionan vías de fuga de aceite y puntos de entrada para la contaminación.
Dimensionamiento/instalación incorrectos
Los sellos de tamaño insuficiente se estiran durante la instalación, lo que reduce su vida útil. Los sellos de tamaño excesivo no tienen un contacto uniforme con el eje, lo que crea vías de fuga.
Los daños en la instalación se producen fácilmente con herramientas o técnicas inadecuadas. Los labios de sellado rotos, los anillos de refuerzo doblados o las superficies de sellado dañadas impiden un funcionamiento correcto.
Daño Térmico
El calor excesivo deforma los componentes del sello y cambia las propiedades del material.
Los ciclos térmicos generan tensión adicional a medida que los sellos se expanden y contraen repetidamente. Esto provoca grietas por fatiga y deformación permanente.
4. Deficiencias del sistema de lubricación
Lubricación insuficiente (lubricación insuficiente)
El funcionamiento de las reductoress de engranajes con muy poco aceite provoca contacto entre los componentes. Esto genera un calor excesivo y un desgaste rápido. Los dientes de los engranajes adquieren un color azul o pajizo debido al sobrecalentamiento.
Lubricación excesiva (sobrelubricación)
El exceso de aceite se agita y forma espuma, atrapando burbujas de aire que reducen la capacidad de carga. El exceso de fluido también genera calor debido a la fricción viscosa.
Lubricante contaminado
La suciedad, las partículas metálicas y el agua convierten el aceite en una suspensión abrasiva que acelera el desgaste.
Tipo/viscosidad de lubricante incorrectos
El uso del tipo de aceite incorrecto impide la formación adecuada de una película entre los componentes.
Los aceites demasiado fluidos permiten el contacto del metal bajo carga. Los aceites demasiado espesos no fluyen correctamente a todos los componentes y generan un calor excesivo.
Degradación del lubricante
El aceite se degrada con el tiempo debido al calor, la oxidación y la contaminación. El aceite degradado se oscurece y desprende olor a quemado. Los engranajes de viscosidad impiden la formación adecuada de la película, y los aditivos agotados no protegen las superficies.
5. Desalineación
Desalineación angular
La desalineación angular se produce cuando las líneas centrales de los ejes se intersecan en ángulo en lugar de discurrir paralelamente. Esto genera una carga desigual en las caras de los engranajes y las pistas de rodadura de los rodamientos.
Desalineación paralela (desplazamiento)
La desalineación paralela se produce cuando las líneas centrales de los ejes discurren paralelas, pero no coinciden. Esta desalineación crea una carga radial constante sobre los rodamientos y un engranaje desigual.
Desalineación combinada
La mayoría de las desalineaciones reales combinan componentes angulares y de desplazamiento. Esto crea patrones de carga complejos que cambian a lo largo de cada ciclo de rotación.
Desalineación por expansión térmica
Los equipos perfectamente alineados en frío suelen desalinearse a temperatura de funcionamiento. Los distintos materiales se expanden a distintas velocidades, modificando la posición de los ejes.
Pie blando
La pata coja se produce cuando las patas de la máquina no hacen contacto uniforme con las superficies de montaje. Esto crea un soporte elástico que permite el movimiento bajo carga.
Desalineación inducida por resonancia
Operar cerca de frecuencias naturales provoca una vibración excesiva que desplaza los componentes de su posición.
6. Desequilibrio
Los componentes giratorios deben tener la masa distribuida uniformemente alrededor de su eje. El desequilibrio genera fuerzas centrífugas que aumentan con el cuadrado de la velocidad. Estas fuerzas doblan los ejes, sobrecargan los cojinetes y generan vibraciones intensas.
7. Factores estresantes operacionales
La sobrecarga
Utilizar las reductoress de engranajes por encima de su par nominal sobrecarga todos los componentes. Los engranajes experimentan mayores tensiones de contacto que provocan picaduras y desgaste rápidos.
Cargas de choque/Engranajes repentinos de carga
Las cargas de impacto derivadas de arranques y paradas repentinas o alteraciones del proceso generan fuerzas que superan con creces los niveles normales de operación. Estas cargas de choque pueden agrietar los dientes de engranajes, los cojinetes Brinell y dañar los acoplamientos instantáneamente.
Velocidades excesivas
Operar por encima de las velocidades de diseño genera problemas en las reductoress de engranajes. Las fuerzas centrífugas aumentan drásticamente, lo que puede provocar la pérdida de aceite de los componentes. Los rodamientos pueden superar sus velocidades nominales, lo que provoca un desgaste rápido o agarrotamiento.
Arranques y paradas frecuentes (fatiga cíclica)
Arrancar y parar crea ciclos de estrés que se acumulan con el tiempo. Cada ciclo causa daños microscópicos que eventualmente provocan grietas y fallas.
