English
русскийCómo los engranajes de acoplamiento transmiten el torque entre ejes desalineados
Dos bujes con dientes de engranaje externos, envueltos por una manga que lleva dientes internos coincidentes: esa es la geometría central detrás de cada engranaje de acoplamiento. El par pasa a través de los dientes engranados en lugar de una junta atornillada rígida, y el espacio libre incorporado en esa malla es lo que permite que el acoplamiento absorba la desalineación sin transmitir la tensión de flexión a los ejes conectados.
En instalaciones reales aparecen tres tipos de desalineación: angular, donde las líneas centrales del eje se encuentran en ángulo; desplazamiento paralelo, donde corren paralelos pero no coaxiales; y axial, donde los extremos del eje se acercan o alejan durante la operación. Un engranaje de acoplamiento bien adaptado maneja los tres simultáneamente, dentro de límites que varían significativamente según el perfil del diente, que es donde realmente se toman las decisiones de selección.
Perfiles de engranajes de dientes rectos, coronados o en forma de tambor
Los acoplamientos de dientes rectos eran el diseño original: dientes cortados paralelos al eje del eje, en contacto con el manguito de acoplamiento a lo largo de una cara plana. Funcionan, pero el contacto plano sobre plano concentra el desgaste en los bordes de los dientes una vez que se presenta cualquier desalineación angular, ya que los dientes solo pueden oscilar ligeramente antes de que comience la carga en los bordes.
Los diseños de dientes coronados resuelven esto mecanizando un ligero radio en la cara del diente, de modo que el contacto permanezca centrado incluso cuando el cubo se inclina con respecto al manguito. Diseños de acoplamientos de engranajes coronados construidos para una mayor tolerancia a la desalineación angular. Por lo general, se adaptan a una desalineación angular de hasta aproximadamente 1°30′ por compromiso, un salto significativo sobre la tolerancia de fracción de grado que permiten los dientes rectos.
Los perfiles de dientes en forma de tambor (barril) llevan esto aún más lejos, utilizando una cara de diente continuamente curvada en lugar de un radio de corona único. Esa curvatura distribuye la carga a través de un área de contacto más amplia a través de todo el rango de desalineación, lo que es más importante en aplicaciones donde la carga de impacto y la vibración agravan el efecto de la desalineación en funcionamiento normal (los laminadores y las trituradoras son ejemplos típicos).
| Perfil del diente | Desalineación angular (por malla) | Caso de uso típico |
|---|---|---|
| Diente recto | Menos de 0,5° | Servicio liviano, desalineación mínima |
| diente coronado | Hasta ~1,5° | Accionamientos industriales generales |
| diente de tambor | Hasta ~1,5° with shock tolerance | Maquinaria pesada y cargada por golpes. |
Coincidencia del tipo de acoplamiento de engranajes con la carga y la desalineación
La selección comienza con dos números: el par que debe soportar el acoplamiento y la desalineación que producirá la instalación de manera realista. Ninguna de las dos cosas debe estimarse a la ligera: subestimar la capacidad de torsión acelera el desgaste de los dientes, mientras que subestimar la desalineación conduce a una carga prematura en los bordes, independientemente de qué tan bien esté clasificado el acoplamiento.
Para aplicaciones que combinan una desalineación moderada con cargas de choque o cíclicas (accionamientos de transportadores, mezcladores, equipos de molino), un diseño con funda de nailon o amortiguador ofrece una ventaja significativa sobre la construcción de acero sólido. Un acoplamiento de engranaje de tambor con anillo interior de nailon diseñado para absorber impactos. Reduce la carga máxima transmitida a través de la línea motriz durante picos repentinos de torsión, lo que extiende la vida útil del equipo que arranca y se detiene bajo carga.
Cuando la desalineación es mínima y la prioridad es la densidad de torsión en un espacio compacto, los diseños de tambor de acero estándar o coronados siguen siendo la opción más rentable: la tolerancia adicional a los impactos de una funda de nailon no justifica la compensación en capacidad de torsión para transmisiones estables y bien alineadas.
Engranajes de acoplamiento con función de frenado integrada
Las grúas, polipastos y otras aplicaciones que requieren paradas controladas necesitan un acoplamiento que también sirva como punto de montaje para el hardware de frenado. En lugar de agregar un conjunto de disco de freno separado aguas abajo del acoplamiento, un diseño de dientes de tambor con una rueda de freno incorporada mantiene la superficie de frenado directamente sobre el cuerpo del acoplamiento, acortando la transmisión y eliminando un juego adicional de cojinetes y soportes.
Acoplamientos con dientes de tambor construidos con una rueda de freno integrada. son comunes en puentes grúa y polipastos de minas específicamente porque el diseño combinado reduce la cantidad de componentes giratorios separados que necesitan alineación e inspección independientes.
Intervalos de lubricación y qué determina la vida útil
Los acoplamientos de engranajes fallan por desgaste, no por fatiga, y la tasa de desgaste varía casi directamente con las condiciones de lubricación. Los acoplamientos lubricados con grasa generalmente necesitan reengrasarse según un cronograma vinculado a la velocidad de operación y el ciclo de trabajo: el servicio continuo de alta velocidad requiere intervalos más cortos que los accionamientos intermitentes de baja velocidad, y la fuerza centrífuga a RPM más altas acelera la separación del aceite del espesante dentro de la propia grasa.
Las prácticas de lubricación para acoplamientos de tipo engranaje (selección de lubricante, sistemas autónomos versus sistemas suministrados externamente e intervalos de inspección) se abordan en la norma de lubricación de acoplamientos flexibles ANSI/AGMA , que la mayoría de los fabricantes utilizan como base para sus propias recomendaciones de mantenimiento.
En la práctica, un punto de partida razonable para el servicio industrial general es reengrasar cada seis a doce meses, aunque se puede hacer trimestralmente para instalaciones de alta velocidad o alta vibración. Ese intervalo debe cambiar según el estado real de la grasa en la inspección, no en un calendario fijo: la grasa que muestra partículas metálicas o que se ha separado necesita ser reemplazada independientemente de qué tan recientemente se haya realizado el mantenimiento.
Cuando un conjunto de bloqueo sin llave supera a una conexión con llave
Las conexiones tradicionales entre eje y cubo con chaveta funcionan de manera confiable con un torque moderado, pero el chavetero en sí introduce un punto de concentración de tensión y una pequeña cantidad de juego que crece a medida que la chaveta y el chavetero se desgastan. En aplicaciones de alto torque o carga inversa, ese juego eventualmente se manifiesta como un juego medible entre el eje y el cubo.
Una conexión sin llave sujeta el cubo al eje únicamente mediante fricción, utilizando un elemento de bloqueo cónico para generar una presión radial uniforme alrededor de toda la circunferencia del eje. Conjuntos de bloqueo sin llave para conexiones eje-cubo sin juego elimine el aumento de tensión que crea un chavetero y mantenga su agarre sin el desgaste incremental que acumulan las uniones enchavetadas durante ciclos de carga repetidos.
La compensación es el costo y la precisión de la instalación: los conjuntos sin llave requieren un control de torsión más cuidadoso durante el montaje que un cubo con llave. Para aplicaciones donde el juego cero y el poder de retención a largo plazo son más importantes que la simplicidad de la instalación, generalmente vale la pena hacer ese compromiso.
Para obtener orientación paso a paso sobre cómo lograr la alineación y el torque de montaje correctos la primera vez, Procedimientos de instalación y alineación del acoplamiento de engranajes paso a paso. cubra la secuencia que la mayoría de los instaladores pasan por alto cuando se apresuran a cambiar el acoplamiento.
