Cómo seleccionar una caja reductora de engranajes

Una caja reductora de engranajes es más conocida como reductor de engranajes o caja de cambios. Es un mecanismo que controla el par de salida y la velocidad de una máquina, generalmente un motor. Al ajustar el par y la velocidad, una máquina puede aprovechar mejor su potencia para una gama más amplia de aplicaciones. Las cajas reductoras de engranajes se emplean en múltiples entornos industriales, como las líneas de ensamblaje, las líneas de producción como parte de los transportadores. Además del uso industrial, los reductores de engranajes también se ven comúnmente en la industria automotriz como la parte esencial de una caja de cambios. Para seleccionar la caja reductora de engranajes correcta para una aplicación en particular, las consideraciones principales pueden aparecer de la siguiente manera:

• Velocidad y potencia de entrada
• Velocidad de salida deseada o par de salida deseado
• Características de uso; horas por día, un tipo de impacto o vibración en el sistema
• El grado de fuerza de corte
• Configuración de la unidad, entrada del eje o entrada del orificio hueco, salida del eje o salida del orificio hueco
• Unidad orientación, p. para un engranaje helicoidal en ángulo recto, tornillo sin fin encima o debajo del tornillo sin fin, ejes horizontales o verticales
• Materiales especiales; pinturas resistentes a la corrosión, carcasa y ejes de acero inoxidable
• Factor de servicio

¿Por qué es importante el factor de servicio?

El punto de partida para la mayoría de los fabricantes de cajas de cambios es definir un factor de servicio. Esta herramienta se utiliza para corregir cuestiones como el tipo de entrada, horas de uso por día y cualquier golpe o vibración que pueda estar presente en la aplicación. Una aplicación con impactos irregulares, como el esmerilado, requerirá un factor de trabajo más alto que una que se carga uniformemente. Asimismo, un dispositivo que se utilice ocasionalmente tendrá un factor menor que el que se utilice las 24 horas del día.

¿Qué significa Clase de servicio?

Después de determinar este factor, se definirá la clase de servicio. Una unidad impulsada por un motor de CA ordinario que impulsa un transportador de velocidad constante con carga uniforme durante 20 horas al día normalmente sería Clase de servicio 2. Los fabricantes de cajas de engranajes brindan gráficos basados ​​en la clase de servicio. Para utilizar este gráfico, debe conocer la potencia de entrada, la clase de servicio y la relación deseada. Nuestro ejemplo es para un motor de 2hp y la necesidad de una relación de 15:1. Para usar el gráfico, encuentre el punto donde se cruzan 2 hp y la relación 15:1, se selecciona una unidad de tamaño 726.

Siguiendo el sistema de numeración de productos del fabricante, el tamaño de unidad 726 define una unidad que tiene un espacio entre centros de 2,62 . Para confirmar la selección y confirmar un par o nivel de velocidad específico, los fabricantes proporcionarán gráficos que muestren estos valores. Un diagrama mostrará los valores para la entrada de un motor delantero tipo C (brida) o motores acoplados directamente (sin brida). Esto verifica que con una reducción de 15:1, la caja de cambios de brida 726 entregará 116.7 RPM de potencia, y cuando se usa con un motor de 2 hp, proporcionará hasta 994 lb de torque.

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¿Qué es la carga transversal?

Después de seleccionar el tamaño de la unidad, el catálogo o sitio web del fabricante de la caja de cambios indicará el valor de la carga lateral máxima que es aceptable para esa unidad del tamaño especificado. Si la carga de la aplicación es mayor que el valor permitido, es posible que sea necesario agrandar la caja de engranajes para tener en cuenta la carga lateral.

Montaje de la Caja Reductora de Engranajes

En esta etapa, se han definido el tamaño y las capacidades de la unidad, por lo que el siguiente paso es definir las propiedades de ensamblaje de la unidad. Si bien existen varias configuraciones de montaje comunes, los fabricantes de cajas de engranajes ofrecen una amplia gama de opciones para cada tamaño de unidad.

El montaje más común puede ser una entrada con brida con un orificio hueco para un motor de estructura en C en combinación con un eje de salida que se extiende hacia la izquierda, pero hay muchas otras posibilidades. Son posibles opciones como pies de montaje por encima o por debajo del cuerpo de la caja de cambios, salidas vacías y configuración de entrada y salida. Todos los fabricantes de cajas de cambios ofrecen sus opciones de montaje, así como información sobre las dimensiones en catálogos y sitios web.

Grasa, Sellos y Motores

La mayoría de los fabricantes brindan la opción de enviar la caja de engranajes llena de lubricación (en la mayoría de los casos, las unidades se envían vacías de manera predeterminada y permiten que los clientes las rellenen en el sitio). Dado que muchas cajas de cambios finalmente se montan en un motor de estructura en C, muchos fabricantes también ofrecerán el servicio de integrar el motor en la caja de cambios y enviar el conjunto como una sola unidad.

Tipos de engranajes

Los engranajes helicoidales que usan retroalimentación deslizante reducen la velocidad, provocan un mayor contacto entre los dientes y aumentan la fricción. Esta mayor fricción genera más calor y un lubricante más espeso (mayor viscosidad) sería apropiado para esta aplicación. Por otro lado, un engranaje helicoidal que usa un acoplamiento rodante es más eficiente y los lubricantes menos viscosos son más adecuados. Tenga en cuenta que las velocidades más altas (unidades con un coeficiente más bajo) producen más calor y es posible que los números de viscosidad deban cambiar en consecuencia.

Para cualquier tipo de engranaje, el entorno operativo y la temperatura ambiente tendrán un efecto en los cambios que afectará la selección de la viscosidad apropiada del lubricante. Las temperaturas de funcionamiento más altas requieren grasas con viscosidades más altas, ya que la resistencia al flujo disminuye a medida que el aceite se calienta.

Elegir la caja reductora de engranajes adecuada

Todos los fabricantes proporcionan manuales de instrucciones con sus productos. Estos fabricantes realizaron pruebas de laboratorio para determinar la viscosidad del aceite adecuada para las condiciones de funcionamiento. En general, la mayoría de las unidades de engranajes helicoidales que funcionan en un entorno industrial de 40 °C (104 °F) funcionarán bien con SAE10W para velocidades más altas (3000 rpm) a SAE 40 para velocidades más bajas. Las temperaturas ambientales más bajas cambiarían este rango de SAE 10W a SAE 20W. Para las unidades de engranajes helicoidales, SAE140 (600 W) sería adecuado para temperaturas ambiente de 40 °C, mientras que para temperaturas más altas se requerirían pesos más altos.

Al comparar un reductor de velocidad con una caja de engranajes, la terminología es a menudo la única diferencia. Esto se debe a que todos los reductores de velocidad son cajas de cambios. Sin embargo, no todas las cajas de cambios son reductoras de velocidad. Puede parecer un poco complicado, pero en realidad es bastante simple.

Los reductores de velocidad son transmisiones engranadas entre el motor y la máquina. El objetivo del reductor de velocidad es reducir la velocidad de rotación transmitida entre estos dos puntos finales. Los reductores de velocidad toman el par generado por el motor (entrada) y lo multiplican. En segundo lugar, los reductores de velocidad, como su nombre lo indica, reducen la velocidad (velocidad de rotación de salida) de la entrada para que la salida tenga la velocidad correcta.

El término "caja de cambios" es simplemente un término genérico para un tren de engranajes entre un motor y una pieza de maquinaria. Por lo tanto, todos los reductores de velocidad son cajas de cambios. Sin embargo, no todas las cajas de cambios reducen la velocidad de entrada. Si bien no es común, las cajas de engranajes en realidad se pueden diseñar para aumentar la velocidad de la entrada. Con mucho, el tipo más común de cajas de cambios son los reductores de velocidad, pero no sería correcto decir que todas las cajas de cambios son reductores de velocidad.