Cómo Seleccionar el Reductor Correcto
Introducción
Seleccionar un reductor adecuado puede ser una tarea desalentadora. Dependiendo de las necesidades de la industria de transmisión de potencia, una caja de engranajes puede tener que soportar cargas en voladizo, mientras que la industria de control de movimiento y servo puede requerir una caja de engranajes que pueda manejar el movimiento dinámico. Para satisfacer los distintos criterios, los clientes disponen de una gama de reductores entre los que elegir. Una elección equivocada puede obligar a adquirir un reductor más caro.
Tamaño del Motor frente a la Carga
Una consideración clave es el tamaño, concretamente la diferencia entre el tamaño del motor y el de la carga. Aunque puede resultar más sencillo adaptar el tamaño del motor a la caja de cambios y conseguir una transmisión adecuada, esto podría llevar a comprar una caja de cambios más grande de lo necesario. Por otro lado, adaptar el reductor a la carga garantiza que sea adecuado para la aplicación, más rentable y que ocupe menos espacio.
Componentes del Dimensionamiento de Reductores
Las aplicaciones de dimensionamiento de las cajas de engranajes requieren varios componentes que son relevantes en todas las situaciones.
Factor de Servicio
El factor de servicio se define como la diferencia entre el valor requerido para una aplicación y el valor nominal de la unidad. Antes de dimensionar una aplicación, el cliente debe determinar el factor de servicio. Este factor debe tener en cuenta factores como la distribución no uniforme de la carga, las horas de servicio y las temperaturas ambiente elevadas.
Temperatura Ambiente y Condiciones Ambientales
Las temperaturas ambiente elevadas pueden provocar un aumento de la presión interna, lo que requiere un factor de servicio más elevado. Las temperaturas extremas, ya sean frías o calientes, pueden requerir diferentes materiales de sellado y lubricantes. El entorno en el que funcionará la caja de cambios también es crucial para determinar su tamaño. Las condiciones duras pueden acelerar el desgaste y, en entornos polvorientos o sucios, pueden ser necesarios materiales especiales para evitar la corrosión o la proliferación de microorganismos. Industrias como la de procesamiento de alimentos y bebidas requieren revestimientos y aceites conformes con la FDA. Las situaciones de vacío requieren consideraciones específicas para la grasa y la disipación del calor, ya que no hay aire para la refrigeración. Si no se tienen en cuenta estos factores medioambientales, el resultado puede ser una caja de engranajes inadecuada para la aplicación. Todos estos factores deben tenerse en cuenta a la hora de dimensionar un reductor.
Carga de Choque o Tipo de Carga
Las fuertes cargas de choque e impacto pueden provocar el desgaste de los dientes de los engranajes y de los rodamientos de los ejes. Si no se tiene en cuenta durante el dimensionado, este desgaste puede causar un fallo prematuro. Estas cargas adicionales requieren un factor de servicio más elevado. Las cargas uniformes permanecen constantes durante toda la aplicación, mientras que las cargas no uniformes varían. Incluso si la carga es pequeña, las cargas no uniformes requieren un factor de servicio más alto que las cargas uniformes. Por ejemplo, una cinta transportadora que transporta una cantidad constante de mercancías es un ejemplo de carga uniforme, mientras que una aplicación de corte irregular es una carga no uniforme. La fuerza de corte irregular provoca aumentos periódicos del par aplicado a la caja de engranajes, creando una carga desequilibrada.
Estilo o Mecanismo de Salida
Algunos ejemplos de mecanismos de salida son las ruedas dentadas, las poleas y los piñones dentados. Los diferentes diseños de salida, como los ejes de salida múltiples o los casquillos montados en el eje, reducen la carga en voladizo nominal de la unidad. Los diferentes mecanismos de salida imponen cargas variables en el eje, que deben tenerse en cuenta. Aunque la mayoría de los mecanismos generan esfuerzos radiales, algunos, como los engranajes helicoidales, también generan cargas axiales. Estas salidas pueden requerir rodamientos diferentes para acomodar la carga radial o axial adicional.
Dimensiones del Eje de Salida y del Taladro Hueco
A la hora de dimensionar una aplicación, es fundamental tener en cuenta los tamaños especificados del eje de salida y del orificio. Esto puede incluir si la unidad tiene una salida inoxidable, un eje con chaveta o sin chaveta, un agujero hueco con chaveta o sin chaveta, o una salida embridada en combinación con cualquiera de los anteriores. Conseguir el tamaño de agujero correcto puede requerir que el cliente obtenga un reductor más grande o uno con un tipo diferente para que coincida con su eje existente. En algunos casos, el cliente puede cambiar su eje para utilizar el componente más rentable sin dejar de ofrecer una solución excelente.
Tipos de Carcasa
Al seleccionar un reductor, también es esencial tener en cuenta cómo se montará. Una unidad puede tener patas de montaje, una brida de salida u orificios roscados en varios lados. Estos tipos de carcasa pueden limitar las opciones de montaje, y la elección de opciones diferentes puede eliminar la necesidad de bastidores o soportes especializados. Por ejemplo, los orificios roscados en la cara inferior de la unidad pueden eliminar la necesidad de un soporte en L especializado para fijarlo a la salida.
Consideraciones sobre la Transmisión de Potencia
A la hora de determinar el tamaño adecuado para la transmisión de potencia, es importante tener en cuenta ciertos factores específicos del sector. Estos factores incluyen las RPM de salida, la potencia del motor, el tamaño del bastidor y la carga en voladizo, todos los cuales desempeñan un papel en los cálculos de la aplicación.
RPM de Salida
El cliente debe calcular la relación de trabajo de la caja de cambios y tener en cuenta la velocidad de entrada/salida y los hercios (Hz) de funcionamiento para determinar el tamaño adecuado. El estándar para esto es una entrada de 1450RPM a 50 Hz, pero cualquier ajuste debe ser anotado en el proceso de dimensionamiento para asegurar cálculos precisos. Si no se tienen en cuenta estos ajustes, el resultado puede ser una caja de cambios que no cumpla las especificaciones del cliente.
Potencia del Motor y Dimensiones del Bastidor
Al seleccionar la potencia del motor y las dimensiones del bastidor adecuadas, debe determinarse el factor de servicio en función del tamaño de la caja de cambios y la opción de entrada. Es importante tener en cuenta que los motores más grandes pueden generar calor, lo que puede tener un impacto negativo en los valores nominales mecánicos del reductor, también conocido como su Capacidad Térmica. Esto debe tenerse en cuenta al utilizar motores más grandes.
Carga General del Eje
Otro aspecto crucial del dimensionado es garantizar que la carga aplicada al reductor no cause daños. Esto se denomina capacidad de carga en voladizo y se mide en Newton. Si la capacidad nominal del reductor de velocidad es inferior a la de la aplicación, pueden producirse daños.
Conclusión
En última instancia, los clientes deben dimensionar sus reductores en función de la carga para obtener una solución adecuada y rentable para su aplicación. Este proceso tiene en cuenta factores como el factor de servicio, las condiciones ambientales, la temperatura, la carga de choque, el tipo de salida y las horas de servicio para garantizar la mejor elección posible de reductor.
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