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Piezas de acoplamiento de engranajes: mazas, manguitos, sellos y qué especificar al realizar el pedido

Un polipasto de grúa sale de servicio después de que un inspector encuentra grasa negra goteando a través de la protección del acoplamiento. El planificador pide un "acoplamiento de engranajes" de repuesto y luego descubre la parte incómoda: la unidad es un diseño de dos manguitos atornillados con dientes de cubo coronados, un tubo espaciador y un tambor de freno en una brida. Son cuatro referencias de partes separadas, no una.

Aquí está la conclusión inicial: un acoplamiento de engranajes contiene sólo un puñado de piezas, pero las que se desgastan son las más difíciles de describir sin el dibujo original. Solicite repuestos por datos dimensionales y de dientes en lugar de solo por tamaño de orificio, y trate los sellos, sujetadores y lubricantes como piezas por derecho propio. La mecánica detrás de esto se trata con más detalle en nuestra guía para Cómo se comportan los acoplamientos de engranajes de tambor en transmisiones industriales pesadas .

Los grupos de piezas dentro de un acoplamiento de engranajes

Si dejamos de lado el lenguaje del catálogo, un acoplamiento de engranajes de uso general es una junta flexible de dos planos construida a partir de un conjunto predecible de componentes:

  • Centros — uno por eje, perforado y enchavetado o ajustado por contracción, con dientes externos coronados cortados en el diámetro exterior.
  • Mangas — anillos embridados con dientes internos que engranan con los dientes del cubo; los dos manguitos están atornillados cara a cara.
  • Sujetadores de brida — pernos y tuercas de alta resistencia, a veces pernos equipados que transmiten el torque a través de la articulación en lugar de hacerlo únicamente mediante la fricción.
  • Sellos y cubiertas — Juntas tóricas, sellos de labio, tapas de extremo y juntas que mantienen la grasa dentro y la arena fuera.
  • Lubricante y tapones — la carga de grasa o aceite más los tapones de llenado y ventilación que hacen posible la relubricación.
  • Elementos opcionales — tubo o eje espaciador, rueda o disco de freno, anillo interior de nailon, topes de flotación axial y contrapesos en unidades de alta velocidad.

De ello se desprenden dos consecuencias prácticas. Los cubos y los manguitos son los artículos más caros y normalmente los más lentos de suministrar. Los sellos, tapones y pernos son baratos y ellos deciden si los artículos costosos alguna vez alcanzan su vida útil. Nuestro rango de acoplamiento del engranaje del tambor muestra cómo el mismo juego de piezas básico se reorganiza en variantes estrechas, anchas y con freno.

La geometría del diente es la especificación real

La superficie de trabajo es la malla dental. Los dientes del cubo están coronados a lo largo del ancho de la cara y esa curvatura es lo que permite la desalineación angular; el manguito tiene dientes internos rectos en la mayoría de los diseños industriales, y se utilizan variantes helicoidales cuando se desea un engrane más suave. El radio de coronación, el número de dientes, el ángulo de presión, el juego y la dureza del flanco son específicos del acoplamiento. Dos cubos con orificios idénticos y diámetros exteriores idénticos pueden tener una geometría de dientes completamente diferente y no se intercambiarán.

La capacidad de desalineación se cotiza por malla y generalmente es menor de lo que los compradores esperan; a menudo solo alrededor de un grado para servicio continuo, y el perfil coronado permite excursiones cortas más allá de eso. Debido a que la malla se desliza bajo carga, necesita una película lubricante; una malla seca se desgasta rápidamente y produce la fina pasta metálica que aparece en las muestras de aceite.

Aquí la inspección se amortiza sola. Lea primero el patrón de contacto: las bandas brillantes en el medio del ancho de la cara indican una alineación aceptable, mientras que un contacto intenso en los extremos del diente indica una desalineación, un espaciador caído o una base blanda. Luego mida el juego en la brida con un indicador de cuadrante. Registre la cifra en el momento de la puesta en servicio y utilice una duplicación de esa línea de base como desencadenante para una revisión más detallada; El aumento del juego con un patrón de contacto limpio indica un adelgazamiento de los dientes en lugar de una desalineación.

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Sellos, grasa y vida útil que nadie presupuesta

Los acoplamientos de engranajes viven sobre una película de grasa o aceite, y esa película solo sobrevive si los sellos se mantienen firmes. A gran velocidad, la acción centrífuga empuja el lubricante hacia afuera contra las juntas tóricas, por lo que un sello endurecido, partido o hinchado químicamente tiene fugas constantes. Una vez que la grasa se escapa, entra polvo abrasivo y la malla comienza a lamerse. La falla parece desgaste dental, pero la causa fundamental se encuentra en un componente que cuesta unos pocos dólares.

Tres hábitos reducen ese riesgo. Haga coincidir el lubricante con el elastómero del sello en lugar de con el tambor más cercano al pasillo, ya que algunas grasas atacan al nitrilo. Evite llenar excesivamente las unidades de alta velocidad, donde la agitación eleva la temperatura y empuja el lubricante más allá de los sellos. Finalmente, revise los tapones de ventilación y de llenado en cada inspección, porque una ventilación bloqueada presuriza la carcasa y encuentra el sello más débil.

Los diseños sellados de por vida y empaquetados con grasa tienen su lugar en transmisiones de servicio moderado donde el acceso a la relubricación es deficiente. La desventaja es real: no hay intervalos de mantenimiento, pero sí menos tolerancia a la alta velocidad y la alta temperatura ambiente.

Espaciadores, sujetadores de bridas y elementos de freno

Los tramos largos entre un motor y una caja de cambios, o a través de la bancada de una máquina, requieren un acoplamiento espaciador: dos planos flexibles unidos por un tubo o eje y especificados por la dimensión cara a cara. El espaciador no es un tramo de tubería. Transmite torque, tiene calidad de equilibrio y sus bridas deben asentarse planas, porque un espaciador que se arquea por su propio peso carga los dientes de manera desigual en ambos extremos.

Los sujetadores de brida merecen su propia línea en la lista de repuestos. Los pernos ajustados ubican la unión y la sujetan, y la reutilización de pernos con vástagos desgastados o roscas estiradas es una causa común de aflojamiento y fricción en la cara de la brida. Mantenga en un archivo los valores de grado de perno y torsión, y nunca mezcle grados en una junta.

Las ruedas y los discos de freno son habituales en grúas, transportadores y auxiliares de molinos, donde el acoplamiento también debe detener la carga. El diámetro, el descentramiento, el patrón de pernos y la trayectoria del freno deben especificarse junto con el acoplamiento, ya que la masa agregada cambia el equilibrio y la brida de montaje cambia la trayectoria del torque. Las versiones con anillo interior de nailon son nuevamente un caso aparte: el elemento elástico altera el comportamiento de torsión y la absorción de impactos, por lo que debe seleccionarse según el patrón de excitación de la transmisión, no intercambiarse como una mejora.

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Grupos de piezas de un vistazo

Grupos de piezas de acoplamientos de engranajes, qué hace cada uno y los datos necesarios para solicitar un reemplazo correcto.
Grupo de piezas Función Modo típico de desgaste o falla Datos a registrar para repuestos
Centros with crowned teeth Conecte el eje a la malla; permitir desalineación angular Desgaste de flanco, carga de borde, orificio girado o desgastado Diámetro interior, chavetero, tipo de ajuste, número de dientes, radio de coronación
Manguitos dentados internamente Cerrar la malla y transmitir torque entre planos de flexión. Adelgazamiento de los dientes, crecimiento de la holgura, daño en la cara de la brida Tipo de manguito, círculo de pernos de brida, juego en la construcción
Sujetadores de brida Sujete y localice la junta. Hilos flojos, estirados, vástagos ajustados desgastados. Grado, tamaño, valor de torsión, ajuste o holgura del perno
Sellos, tapas, tapones. Retener el lubricante, excluir la contaminación. Endurecimiento, división, fugas, respiraderos bloqueados Tipo de elastómero, tamaño de perfil, rosca macho
Eje o tubo espaciador Puente de separaciones de eje largo Arco, descentramiento, pérdida de equilibrio, fricción en la cara del reborde Longitud cara a cara, diámetro del tubo, calidad del equilibrio
Rueda o disco de freno Proporcionar una superficie de frenado en el tren motriz. Descentramiento, rayado de la superficie, aflojamiento en la brida Diámetro, espesor, patrón de pernos, desviación permitida

Qué poner en la solicitud

La mayoría de los errores de pedido son errores de información. Una consulta clara conlleva lo siguiente:

  1. Designación del acoplamiento y número de dibujo, además de una fotografía de la placa de identificación o de la cara del manguito estampada.
  2. Diámetro interior, chavetero y tipo de ajuste para cada eje, con valores medidos en lugar de nominales cuando el eje ha sido reelaborado.
  3. Datos del diente, o frotando con lápiz el perfil del diente cuando se pierde el dibujo.
  4. Dimensión cara a cara, longitud del espaciador y tamaño del elemento de freno, medidos a través de la junta ensamblada.
  5. Datos de servicio: par continuo, par máximo, velocidad, desalineación esperada y temperatura ambiente.
  6. Equilibrio o clase de velocidad en la que la unidad funciona lo suficientemente rápido como para que importe, normalmente por encima de unos pocos miles de rpm.

Tenga en cuenta también si el acoplamiento está lleno de aceite o de grasa, ya que el juego de sellos y la disposición de ventilación difieren. Si falta una placa de identificación y se desconoce el fabricante original, envíe los datos medidos más una fotografía del patrón de contacto; un fabricante que trabaja a partir de dimensiones reales normalmente identificará la serie más rápidamente que una búsqueda en archivos de proyectos antiguos.

Reparar, reemplazar o investigar más a fondo

Los cubos y los manguitos son conjuntos coincidentes y deben reemplazarse como un par cuando ambos muestran desgaste, porque un manguito nuevo que se ejecuta contra un cubo desgastado destruirá su propio perfil dentado en unas semanas. Sólo se puede renovar un manguito cuando los flancos del cubo están limpios y el juego aún se encuentra dentro de la línea base registrada. Si el orificio en sí se daña por un ajuste giratorio o por fricción, el cubo se desecha independientemente del estado de los dientes.

La decisión que ahorra más dinero es la menos popular: si un acoplamiento falla dos veces en un año, las piezas rara vez son el problema. Mire los registros de alineación, hundimiento del espaciador, rigidez de la base y excitación torsional antes de pedir otro juego. La calidad de las piezas importa, pero la geometría y la instalación deciden el resultado.