La fabricación de acero genera algunas de las condiciones de trabajo más rigurosas que una reductores de engranajes puede tolerar. Temperaturas extremas, incrustaciones abrasivas y polvo, funcionamiento continuo y cargas de impacto que pueden alcanzar picos de hasta cuatro veces el par normal se combinan para poner a prueba todos los componentes de un sistema de transmisión. La selección de reductoress de engranajes para este entorno requiere prestar atención a especificaciones que las aplicaciones industriales estándar rara vez exigen.
El entorno de las acerías
Las acerías presentan una combinación de desafíos que superan la capacidad de la mayoría de las reductoress de engranajes industriales. Las temperaturas ambiente cerca de los hornos y las líneas de laminación suelen oscilar entre 60 y 80 °C, muy por encima del estándar industrial. Las áreas de los hornos pueden elevar la temperatura de los equipos circundantes hasta los 150 °C o más durante las operaciones.
La cascarilla de laminación, el polvo metálico y los residuos en suspensión crean una carga de contaminación que acelera el desgaste de sellos, cojinetes y superficies de engranajes. Los laminadores operan de forma continua, a menudo 24/7, eliminando los periodos de recuperación térmica que requieren otras industrias. La combinación de alta temperatura ambiente y funcionamiento continuo implica que el aceite de la reductores de engranajes funcione a mayor temperatura durante más tiempo del previsto en los diseños estándar.
Según las normas AGMA, estas condiciones llevan a las reductoress de engranajes a la categoría de servicio III o superior. Las reductoress de engranajes estándar, especificadas para uso industrial general, fallarán prematuramente en este entorno. La cuestión no es si se debe sobreespecificar, sino en qué medida.
Requisitos de capacidad de carga y factor de servicio
El par máximo en un laminador puede superar cuatro veces el par nominal del motor cuando el material entra en los rodillos. Este pico se produce en milisegundos, cuando la pieza de trabajo entra en contacto con la superficie del rodillo y el tren de transmisión absorbe el impacto. Los motores con potencias de entre 3,000 y 12 000 CV son comunes en los laminadores de bandas en caliente, y los engranajes deben soportar cargas instantáneas muy superiores a las nominales.
El factor de servicio Considera esta realidad. La AGMA define el factor de servicio como la relación entre la capacidad nominal de la reductores de engranajes y la capacidad requerida de la aplicación. Para aplicaciones en acerías con cargas de choque, un factor de servicio de 2.0 o superior es el punto de partida, no un margen de lujo. La clase de servicio I (1.0) no ofrece tolerancia a picos de carga. La clase de servicio II (1.4) soporta variaciones moderadas. Las acerías necesitan una clase de servicio III (2.0) o superior.
A fábrica de acero de Tailandia Aprendieron esta lección cuando actualizaron un motor de 300 kW a uno de 600 kW para laminar palanquillas más gruesas. El engranaje helicoidal falló después de 15 000 horas en lugar de las 40 000-50 000 horas previstas. El análisis de fallos reveló una fractura por fatiga debido a una tensión de contacto excesiva. La actualización del motor duplicó la potencia de entrada, pero nadie recalculó el factor de servicio de la reductores de engranajes. El engranaje funcionaba prácticamente con la mitad del margen necesario.
Seleccionar la capacidad de la reductores de engranajes basándose únicamente en la potencia nominal del motor es uno de los errores más graves en esta industria. El cálculo del par debe incluir las cargas pico, no solo los valores nominales.
Sellado y control de la contaminación
El ochenta y dos por ciento del desgaste de las máquinas es inducido por partículas, según Investigación de la Sociedad de Tribólogos e Ingenieros de Lubricación y el Consejo Nacional de Investigación de CanadáEn las acerías, las partículas menores de 10 micras son las que causan mayor daño, ya que coinciden con las holguras dinámicas típicas de los cojinetes y engranajes de las reductoress de engranajes. Las partículas más grandes se filtran; las incrustaciones microscópicas y el polvo metálico se filtran.
Las clasificaciones IP cuantifican el nivel de protección de la carcasa de una reductores de engranajes. El grado de protección IP64 ofrece protección contra el polvo y salpicaduras. Para entornos de acerías, la especificación mínima es IP65 o IP66. IP65 significa protección total contra el polvo y contra chorros de agua; IP66 añade resistencia a los potentes chorros de agua utilizados durante los lavados.
El sellado por sí solo no es suficiente. Los respiraderos permiten que las reductoress de engranajes igualen la presión al calentarse y enfriarse, pero los respiraderos estándar también permiten la contaminación. Los respiraderos desecantes filtran el aire entrante y eliminan la humedad. Los sellos laberínticos en los ejes crean recorridos tortuosos que impiden el paso de partículas mejor que los sellos de labio simples.
Eliminar una partícula contaminante cuesta diez veces más que eliminarla por completo. Especificar el paquete de sellado adecuado desde el principio evita la carga de mantenimiento constante que supone un desgaste acelerado.
Consideraciones de gestión térmica
El aceite que opera a más de 65 °C debe cambiarse con mayor frecuencia. Cada aumento de 10 °C por encima de este umbral puede reducir a la mitad su vida útil. En entornos de acerías donde la temperatura ambiente ya alcanza los 60-80 °C, el aceite de la reductores de engranajes se calentará sin intervención activa.
Los aceites minerales estándar para engranajes soportan temperaturas de aproximadamente -10 °C a 90 °C. Los aceites sintéticos de polialquilenglicol (PAG) amplían este rango de -30 °C a 180 °C y ofrecen mejoras significativas en los intervalos de servicio. Las pruebas demuestran que los aceites PAG pueden lograr intervalos de cambio de aceite 31 veces más largos en comparación con el aceite mineral en condiciones equivalentes. El mayor costo inicial se amortiza rápidamente con la reducción de la mano de obra de mantenimiento y el tiempo de inactividad.
Los sistemas de refrigeración se vuelven necesarios en lugar de opcionales en muchas acerías. Los enfriadores aire-aceite funcionan con cargas térmicas moderadas. Los enfriadores agua-aceite manejan cargas térmicas más altas, pero presentan complejidad de mantenimiento y riesgo de contaminación del agua. Los sistemas de circulación forzada que mueven continuamente el aceite a través de los enfriadores mantienen temperaturas más constantes que la lubricación por salpicadura.
Reductoress de engranajes de servicio pesado Los reductores diseñados para servicio en acerías suelen incluir sistemas de refrigeración externos. Especificar una reductores de engranajes con puertos roscados para conexiones de refrigeración proporciona flexibilidad incluso si la refrigeración no se instala inmediatamente.
Prioridades de especificación para reductoress de engranajes de acerías
La diferencia entre una fiabilidad adecuada y una excelente en las reductoress de engranajes de las acerías se reduce a la atención sistemática a estos factores. acerías del Reino Unido Extendieron el tiempo medio entre fallos (MTBF) de sus reductoress de engranajes de colada continua de menos de seis meses a más de 18 meses mediante una renovación enfocada en mejorar las tolerancias, los recubrimientos termorreflectivos y las vías de refrigeración. Esta mejora del 300 % no se debió a soluciones exóticas, sino a la aplicación rigurosa de los principios aquí expuestos.
Al especificar Soluciones de reductoress de engranajes para metalurgia del aceroPriorice estos aspectos en orden: primero, factor de servicio mínimo de 2.0, verificando que las cargas pico se incluyan en el cálculo. Segundo, sellado IP65 o superior con previsiones para respiraderos desecantes. Tercero, gestión térmica dimensionada para servicio continuo a la temperatura ambiente prevista. Cuarto, selección de rodamientos para cargas de impacto, generalmente rodamientos de rodillos esféricos con superficies de contacto mejoradas.
Las reductoress de engranajes industriales estándar fallan en las acerías porque están diseñadas para condiciones que no existen en este entorno. Las reductoress de engranajes especificadas para su uso en acerías tienen un mayor costo inicial, pero ofrecen un costo total de propiedad que justifica la inversión en retrospectiva.
