Una reductores de engranajes helicoidales que funciona con aceite EP con azufre activo desgastará sus propios dientes de bronce en cuestión de meses. He extraído ruedas helicoidales de reductores cuyos dientes estaban completamente lisos, no por sobrecarga, sino por un paquete de aditivos inadecuado que atacó químicamente la superficie del engranaje. El aceite cumplía con todas las especificaciones de viscosidad. Aun así, destruyó la reductores de engranajes.
La mayoría de las guías de selección de aceite para engranajes parten de tablas de viscosidad y trabajan a la inversa. Este enfoque ignora la pregunta fundamental: ¿qué tipo de engranajes hay en la reductores de engranajes? La geometría de contacto de los engranajes (deslizamiento o rodadura) determina qué aditivo es seguro antes de que el grado de viscosidad sea relevante. Si se elige el aditivo incorrecto, un grado de viscosidad perfectamente seleccionado no ofrece ninguna protección.
¿Por qué el tipo de reductores de engranajes es más importante que la especificación del aceite?
Los engranajes helicoidales, rectos y cónicos funcionan mediante contacto rodante. Sus dientes engranan con una combinación de rodadura y deslizamiento limitado, generando una fricción moderada. Un conjunto típico de engranajes rectos funciona a unos 50 grados Fahrenheit por encima de la temperatura ambiente bajo carga normal.
Los engranajes helicoidales son fundamentalmente diferentes. El tornillo sin fin se desliza sobre el diente de la rueda en contacto deslizante continuo; imagínese frotar las palmas de las manos en lugar de hacer rodar una pelota entre ellas. Esta fricción por deslizamiento eleva la temperatura de funcionamiento de los engranajes helicoidales a 90 grados Fahrenheit por encima de la temperatura ambiente, casi el doble de lo que producen los engranajes de contacto rodante bajo cargas comparables.
Esta diferencia de temperatura no solo afecta la eficiencia, sino que también altera por completo el régimen de lubricación. Los engranajes de contacto rodante mantienen una película de aceite hidrodinámica con relativa facilidad. Los engranajes helicoidales, en cambio, tienen dificultades para mantenerla, ya que el movimiento deslizante desplaza constantemente el aceite fuera de la zona de contacto, lo que genera condiciones de lubricación límite donde el metal toca el metal.
La consecuencia práctica: el tipo de aceite que necesita su reductores de engranajes está determinado por su geometría de contacto antes incluso de que usted mire un tabla de grados de viscosidadUna reductores de engranajes de tornillo sin fin y una reductores de engranajes helicoidales ubicadas una al lado de la otra en la misma planta, funcionando a la misma velocidad y con la misma carga, necesitan aceites fundamentalmente diferentes, no solo con diferentes grados de viscosidad, sino también con una química de aditivos diferente.
Haga coincidir el tipo de aceite con el contacto del engranaje
Existen tres categorías de aceite para engranajes industriales, y cada una corresponde a un tipo de contacto específico. Elegir la categoría incorrecta es donde se producen los errores más costosos.
Engranajes de contacto rodante: helicoidales, rectos y cónicos
Para reductores de engranajes helicoidales y rectos que operan bajo cargas moderadas y velocidad constante, el aceite R&O (inhibidor de óxido y oxidación) es la opción básica. Estos aceites no contienen aditivos de extrema presión, sino que se basan en la capacidad del engranaje para mantener una película hidrodinámica mediante contacto rodante.
Cuando aumentan las cargas, disminuyen las velocidades o se presentan cargas de choque, utilice aceite antidesgaste (EP). Los aditivos de azufre y fósforo en las formulaciones EP crean una capa química de sacrificio en las superficies de los dientes de los engranajes bajo alta presión de contacto. Para reductoress de engranajes helicoidales y cónicos de servicio pesado, particularmente aquellos en aplicaciones de minería, procesamiento de acero o trituración, los aceites EP en la Gama GL-4 o GL-5 son estándar. Cuanto mayor sea la clasificación GL, mayor será el contenido de aditivos EP: los aceites GL-5 contienen hasta un 6.5 % de aditivos activos en comparación con la menor concentración de los GL-4.
Engranajes de contacto deslizante: Reductoress de engranajes de tornillo sin fin
Los engranajes helicoidales con ruedas de bronce no toleran los aditivos EP que contienen azufre o cloro activos. Estos aditivos ablandan y corroen químicamente los metales amarillos; la misma reacción que protege los dientes de los engranajes de acero bajo presión destruye los de bronce.
Los aceites compuestos —de base mineral con aditivos de ácidos grasos sintéticos— son la opción tradicional y segura para las reductoress de engranajes helicoidales. El ácido graso mejora la lubricidad en condiciones de deslizamiento sin dañar el bronce. Una limitación: los aceites compuestos tienen un límite de temperatura de alrededor de 80 °C (176 °F). Por encima de esta temperatura, el ácido graso se degrada y el aceite pierde su protección contra el contacto deslizante.
El 62 % de los profesionales de la lubricación utilizan aceites EP en engranajes helicoidales, y muchas de estas reductoress de engranajes helicoidales tienen ruedas de bronce que funcionan con aditivos de azufre activo. Existen formulaciones EP modernas con azufre inactivo que pueden ser seguras para metales amarillos, pero es fundamental verificarlo mediante la prueba de corrosión de la tira de cobre ASTM D130 antes de confiar en cualquier aceite EP para una reductores de engranajes helicoidales. Si no se puede confirmar el resultado de la prueba, se recomienda utilizar aceites sintéticos compuestos o PAO.
| Tipo de reductores de engranajes | Tipo de Contacto | Tipo de aceite predeterminado | ¿EP seguro? |
|---|---|---|---|
| Helicoidal / Espuela | Rolling | R&O o EP | Sí |
| Bisel | Rolling | EP | Sí |
| Gusano (rueda de bronce) | Techo | Compuesto o PAO | Verifique primero la norma ASTM D130. |
| Planetario | Rolling | EP | Sí |
Seleccione el grado de viscosidad adecuado.
Las normas ISO VG 220 y VG 320 abarcan la mayoría de las reductoress de engranajes industriales cerradas, pero el grado correcto depende de la velocidad y la temperatura de funcionamiento, no solo de la etiqueta del fabricante en la carcasa.
Velocidad y carga
La norma ANSI/AGMA 9005 selecciona la viscosidad asumiendo la carga y utilizando la velocidad de la línea de paso como factor determinante. Los engranajes más lentos requieren mayor viscosidad para mantener el espesor de la película; los engranajes más rápidos requieren menor viscosidad para reducir las pérdidas por agitación y la generación de calor.
Para la mayoría de las reductoress de engranajes industriales cerradas, ISO VG 220 o VG 320 Cubre la mayoría de las aplicaciones. Las reductoress de engranajes helicoidales con altas relaciones de reducción suelen requerir VG 460 o superior, ya que la velocidad del tornillo sin fin es baja en relación con la velocidad del eje de entrada, y el contacto deslizante exige una película más gruesa. No especifique una viscosidad excesiva: un grado superior aumenta el consumo de energía y la temperatura de funcionamiento sin mejorar la protección.
Temperatura de Funcionamiento
La temperatura ambiente modifica la viscosidad efectiva durante el arranque y el funcionamiento. En ambientes fríos, un aceite que fluye perfectamente a 40 °C puede ser demasiado viscoso para llegar a los cojinetes a -10 °C. Verifique la especificación del punto de fluidez y asegúrese de que sea al menos 10 °C inferior a la temperatura mínima de arranque prevista.
Para aplicaciones de alta temperatura, céntrate en el índice de viscosidad (IV) en lugar del número de grado base. Un IV alto significa que el aceite resiste la dilución a medida que aumenta la temperatura. aceites base sintéticos Por naturaleza, tienen un índice de viscosidad (VI) más alto que los aceites minerales, lo que los convierte en la mejor opción cuando las fluctuaciones de temperatura de funcionamiento son amplias.
Seleccione el tipo de aceite base.
El aceite mineral es adecuado para la mayoría de las aplicaciones estándar de reductoress de engranajes industriales, con un costo mucho menor que el de los aceites sintéticos. Una ventaja que a menudo se pasa por alto es que los aceites minerales suelen tener coeficientes de presión-viscosidad más altos que los sintéticos, lo que significa que pueden formar una película protectora más gruesa bajo presión en ciertas condiciones de contacto de los engranajes. Sin embargo, los aceites sintéticos no son automáticamente superiores en todos los casos.
Los lubricantes sintéticos demuestran su valía en condiciones extremas. Un fabricante de bebidas en Texas utilizaba aceite mineral compuesto en 11 reductores de tornillo sin fin y registraba un promedio de cuatro fallas al año, con un costo de $12,000 cada una, lo que representaba un gasto anual de $48,000. Tras cambiar a aceite sintético PAO, la temperatura promedio de operación disminuyó casi 20 grados Fahrenheit. Durante 18 meses, incluso con cargas y velocidades superiores a las anteriores, no se produjo ninguna falla en los reductores. La estabilidad térmica y la resistencia a la oxidación del sintético eliminaron por completo este modo de falla.
Para reductores de tornillo sin fin, el aceite sintético PAO suele ser la mejor inversión a largo plazo, ya que soporta las altas temperaturas generadas por el contacto deslizante y, a la vez, es compatible con los componentes de bronce. Para reductores helicoidales estándar en entornos con temperatura controlada, el aceite mineral EP suele ser suficiente y más económico.
Hacer la selección correcta
La secuencia de selección que previene la mayoría de fallas es la siguiente: primero el tipo de reductores de engranajes, luego el tipo de aceite, después la viscosidad y, finalmente, el aceite base. Antes de especificar cualquier aceite para engranajes, identifique el tipo de contacto de los engranajes dentro del reductor y confirme los materiales de los mismos. Esta simple verificación elimina los errores de selección más perjudiciales, en particular los aditivos EP en engranajes helicoidales de bronce.
Los manuales del fabricante son un punto de partida, no la solución definitiva. Muchos especifican una marca en lugar de las especificaciones de rendimiento, y es posible que esa marca no esté disponible o tenga un precio excesivo en su región. Lea las especificaciones de la marca (grado ISO VG, clase AGMA, requisitos de aditivos) y podrá seleccionar con confianza cualquier producto equivalente que cumpla con esos requisitos. El análisis de aceite en el primer cambio confirmará si el producto seleccionado funciona como se espera.
