Selección del sistema de transmisión adecuado:costo y rendimiento

Al realizar una conversión de variador o diseñar un nuevo sistema de transmisión de energía, los ingenieros de diseño y mantenimiento de la planta tienen básicamente tres opciones generales:

• Accionamientos por cadena de rodillos
• Accionamientos por correa trapezoidal
• Accionamientos por correa síncronos

Cada uno tiene sus propias ventajas y desventajas, junto con consideraciones de costos que pueden no ser evidentes de inmediato.

Accionamientos por cadena de rodillos

Sistema de impulsión de Gates

La popularidad de las transmisiones por cadena se debe a la capacidad de estas transmisiones para transmitir altos niveles de torque en un paquete pequeño, a un costo relativamente bajo, mientras se utilizan componentes de stock fácilmente disponibles. Si bien los costos iniciales de las transmisiones por cadena de rodillos estándar pueden ser bastante bajos, el costo de mantenimiento de estas transmisiones puede ser sustancial. El mantenimiento adecuado es esencial para un rendimiento óptimo de la transmisión por cadena de rodillos e incluye los siguientes factores de costo:

• Lubricación
• Alineación
• Tensión
• Reemplazo de componentes de la unidad

Según estimaciones de la industria de cadenas, los accionamientos de cadena de rodillos que funcionan sin lubricación se desgastan aproximadamente 300 veces más rápido que los accionamientos comparables que están debidamente lubricados. Y, sin embargo, los fabricantes de cadenas de rodillos estiman que entre el 90 y el 95% de todas las transmisiones instaladas están mal lubricadas o no están lubricadas en absoluto. Determinar el tipo de método de lubricación necesario es una consideración de diseño importante que tiene sus propias implicaciones en los costos. Una carcasa de cadena de retención de aceite, por ejemplo, puede representar hasta el 75% del costo total del sistema de transmisión por cadena. Además de la lubricación, la alineación adecuada de la rueda dentada y la tensión de la cadena son fundamentales para aumentar la vida útil de la cadena de rodillos.

Otro factor de mantenimiento con implicaciones en los costos es el reemplazo de los componentes del variador. Una de las principales debilidades de una transmisión por cadena de rodillos es el desgaste de la cadena que resulta en estiramiento o alargamiento. Los fabricantes recomiendan el reemplazo de la cadena de rodillos cuando se ha producido un alargamiento de aproximadamente el 3%. La mayoría de los fabricantes de cadenas de rodillos también recomiendan reemplazar las ruedas dentadas con cada nueva cadena de rodillos, porque el contacto de metal con metal genera un desgaste severo de las ruedas dentadas. Las tablas de potencia nominal publicadas dentro de la industria de cahin de rodillos se basan en una vida útil de diseño teórica de 15.000 horas, asumiendo un diseño de transmisión, alineación, lubricación, mantenimiento, etc. adecuados, pero en un entorno operativo típico, la vida útil real de la transmisión rara vez se acerca a la ideal. Los accionamientos de cadena de rodillos sin lubricar que funcionan en condiciones adversas pueden durar tan solo 100 horas o menos.

El costo de los requisitos de mantenimiento mencionados anteriormente, sumado al costo inicial, se aproxima al costo real de una transmisión por cadena de rodillos estándar. Sin embargo, más allá del costo del lubricante y el reemplazo de los componentes de la transmisión, está el gasto de mano de obra del retensado frecuente, que requiere el cierre. el disco, lo que resulta en un tiempo de inactividad de la producción. Además, los accionamientos de cadena de rodillos estándar funcionan con una eficiencia del 91% al 94%, según la aplicación, por lo que se deben tener en cuenta los costos de energía.

A pesar de los costos de mantenimiento y energía, las transmisiones por cadena de rodillos ofrecen a los diseñadores y usuarios algunas ventajas sobre los sistemas de transmisión por correa en V o por correa síncrona:

1. Versatilidad (se pueden agregar accesorios funcionales para transportar productos, interruptores de disparo, accionar palancas, etc.)

2. Capacidad para crear cualquier longitud de cadena con eslabones de conexión

3. Disponibilidad de una gran selección de cadenas y piñones

Accionamientos por correa trapezoidal

Las transmisiones por correa trapezoidal transmiten potencia a través de la fricción entre la correa y la polea. Con eficiencias que oscilan entre el 95% y el 98% en la instalación, las transmisiones por correa trapezoidal utilizan la energía de manera más eficiente que las transmisiones por cadena de rodillos y algo menos eficiente que las transmisiones por correa síncrona. Las transmisiones por correa trapezoidal son un estándar de la industria, que ofrecen una amplia gama de tamaños a un costo relativamente bajo, además de facilidad de instalación y funcionamiento silencioso.

Las correas trapezoidales se fabrican en una variedad de materiales, secciones transversales y materiales de refuerzo, y a menudo se usan individualmente, en conjuntos combinados o en configuraciones unidas. Están bien adaptados para aplicaciones de servicio severo, como cerdos que involucran cargas de impacto y altas cargas de arranque. Las transmisiones por correa trapezoidal estándar funcionan mejor en aplicaciones de 500 RPM o más, raciones de velocidad de hasta 6:1 y dentro de un rango de temperatura de funcionamiento limitado de -40 Fahrenheit a 130 Fahrenheit. Debido a que las correas trapezoidales se inclinan cuando están sobrecargadas, ayudan a proteger los equipos más costosos de las sobrecargas. También permiten flexibilidad en el posicionamiento del motor y la carga.

En una aplicación adecuada, la vida útil de una transmisión por correa trapezoidal correctamente instalada y mantenida varía entre 20.000 y 25.000 horas. Los componentes de una transmisión por correa trapezoidal simple son relativamente económicos de comprar, instalar, reemplazar y mantener. Una vez instaladas correctamente y tensadas según los valores recomendados por el fabricante de la correa, estas transmisiones requieren muy poco servicio, excepto para volver a tensarlas durante el programa de mantenimiento normal. Debido al deslizamiento de la correa, las transmisiones por correa en V pierden hasta un 5% de su eficiencia después de la instalación. Las correas trapezoidales se estiran a medida que se desgastan, empeorando el deslizamiento, lo que puede disminuir la eficiencia hasta en un 10%, a menos que se vuelva a tensar periódicamente. Las correas trapezoidales dentadas o con muescas pueden aumentar la eficiencia en un 2% en comparación con los diseños estándar.

Accionamientos por correa síncronos

Las correas sincronizadas funcionan según el principio de agarre por diente. Los dientes redondos, cuadrados o curvilíneos modificados de la correa se engranan con ranuras en las ruedas dentadas para proporcionar una transmisión de potencia positiva en un par alto con velocidades altas y bajas.

Los componentes de un sistema de transmisión por correa síncrona generalmente cuestan más inicialmente que los de una transmisión por cadena de rodillos estándar comparable o una transmisión por correa trapezoidal. Por el contrario, las transmisiones por correa síncronas no tienen el costo de mantenimiento asociado con las transmisiones por cadena de rodillos. No requieren lubricación y, por lo tanto, no requieren un sistema de lubricación, solo protecciones de seguridad básicas. Si bien la cadena de rodillos requiere un retensado frecuente y las correas trapezoidales requieren un retensado periódico, una correa síncrona normalmente no requiere volver a tensarse durante la vida útil de la correa.

Para ilustrar la cantidad de alargamiento que puede ocurrir en una cadena de rodillos, las tolerancias recomendadas de toma de distancia entre centros para transmisiones por correa se pueden comparar con la toma de distancia entre centros necesaria para una cadena de rodillos de la misma longitud. Suponiendo una longitud de 100 pulgadas, una cadena de rodillos, una correa trapezoidal y una correa síncrona se pueden comparar de la siguiente manera:

Cadena de rodillos - La cadena de rodillos se alargará alrededor de 3 "(o 3%) durante su vida, requiriendo alrededor de 1,5" de distancia entre centros.

Correa trapezoidal - Una correa trapezoidal requiere de 1,5 "a 2,5" de distancia entre centros durante su vida útil, según la sección transversal y el fabricante.

Correa síncrona - Una correa síncrona generalmente requiere solo .04 ″ de distancia entre centros durante su vida útil, según el tipo de correa y el fabricante.

El desgaste de la cadena y la rueda dentada son factores de costo importantes en una transmisión por cadena de rodillos. Las correas y ruedas dentadas sincronizadas experimentan un desgaste dramáticamente menor. En un sistema de transmisión Gates Poly Chain GT2, por ejemplo, la correa durará más que una cadena de rodillos comparable del orden de 3 a 1, y las ruedas dentadas durarán más que las ruedas dentadas de la cadena de rodillos 10 a 1.

Al igual que las transmisiones por cadena de rodillos, las transmisiones por correa síncronas son sensibles a la desalineación y no deben utilizarse en sistemas en los que es inherente a la operación de transmisión. La desalineación conduce a un desgaste inconsistente de la banda y falla prematura por tracción debido a una carga desigual del miembro de tracción. Y aunque una correa síncrona como Poly Chain GT2 es resistente a la abrasión, la corrosión y las soluciones de lavado con cáusticos que se utilizan en la industria de procesamiento / manipulación de alimentos, es posible que no sea adecuada para ciertos entornos altamente corrosivos donde la cadena de resistencia a la corrosión puede ser una mejor alternativa. .

Un concepto erróneo sobre las correas síncronas es que no son adecuadas para transmisiones serpentinas. Los ingenieros de diseño pueden pensar que la cadena de rodillos es la única opción cuando una carga debe desplazarse por ambos lados; sin embargo, las correas de caucho síncronas de doble cara como Gates PowerGrip GT2 Twin Power ofrecen muchas de las mismas ventajas de ahorro de costos sobre las cadenas de rodillos que sus primas de una cara. Debido a sus altas calificaciones de eficiencia (hasta el 99% de forma continua en un sistema de transmisión Poly Chain GT2), las transmisiones por correa síncronas también pueden reducir los costos de energía en comparación con las transmisiones por cadena de rodillos, que generalmente operan con una eficiencia del 91-94%, o Las transmisiones por correas trapezoidales, que cuando se tensan adecuadamente, funcionan con una eficiencia del 93-95%.

Conclusión

Cuando se considera el costo de propiedad, un sistema de transmisión por correa síncrona puede ser más rentable que una transmisión por cadena de rodillos o un sistema de transmisión por correa trapezoidal comparable. Una transmisión por correa Gates Poly Chain GT2 (que incorpora la correa síncrona más avanzada técnicamente disponible, hecha de un cuerpo de poliuretano y refuerzo de fibra de aramida), por ejemplo, cuesta inicialmente un promedio de 30% más que una transmisión por cadena de rodillos estándar comparable. Sin embargo, tiene muchas ventajas de ahorro de costos para los gerentes de mantenimiento del plan y los ingenieros de diseño.

En el mercado de MRO, los accionamientos síncronos pueden reducir en gran medida los costos operativos diarios y aumentar la producción en comparación con el tiempo de inactividad y la pérdida de productividad que resultan del mantenimiento y el reemplazo demasiado frecuentes de los accionamientos de cadenas de rodillos y correas trapezoidales. Los ingenieros de diseño de sistemas de transmisión que seleccionan una transmisión síncrona, como el sistema de correas Gates Poly Chain GT2, pueden dar a sus productos una ventaja competitiva en el mercado al brindarles a los clientes usuarios finales un mejor rendimiento, más duradero, más limpio, más silencioso y sin mantenimiento. productos que funcionarán a un costo total significativamente menor.

En J / E, somos un distribuidor autorizado de Gates. Llevamos productos como correas, mangueras y piñones. Para consultas sobre cualquiera de nuestros productos, diríjase a nuestra página de contacto o envíenos un correo electrónico a [email protected]