Cómo elegir el reductor de engranajes adecuado: Guía práctica

Un reductor de engranajes, también conocido como reductor o caja de cambios, es un mecanismo que controla el par y la velocidad de salida 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. Los reductores de engranajes se emplean en múltiples entornos industriales, como líneas de montaje, líneas de producción como parte de transportadores. Además del uso industrial, los reductores también se ven comúnmente en la industria automotriz como parte esencial de una caja de cambios. Para seleccionar el reductor de engranajes adecuado para una aplicación particular, las consideraciones principales pueden ser las siguientes:

• Velocidad y potencia de entrada
• Velocidad de salida deseada o par de salida deseado
• Características de uso; horas por día, tipo de choque o vibración en el sistema
• Grado de fuerza de corte
• Configuración de la unidad, entrada de eje o entrada de orificio hueco, salida de eje o salida de orificio hueco
• Orientación de la unidad, ej. para un tornillo sin fin en ángulo recto, tornillo arriba o abajo, ejes horizontales o verticales
• Materiales especiales; pinturas resistentes a la corrosión, carcasa de acero inoxidable y ejes
• Factor de servicio

¿Por qué importa 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 usa para corregir aspectos como el tipo de entrada, horas de uso por día y cualquier choque o vibración que pueda estar presente en la aplicación. Una aplicación con impactos irregulares, como el rectificado, requerirá un factor de servicio más alto que una que esté cargada uniformemente. Del mismo modo, un dispositivo que se use ocasionalmente tendrá un factor más bajo que uno que se use 24 horas al día.

¿Qué significa la clase de servicio?

Una vez determinado este factor, definirá la clase de servicio. Una unidad accionada por un motor 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 cambios proporcionan gráficos basados en la clase de servicio. Para usar este gráfico, necesita conocer la potencia de entrada, la clase de servicio y la relación deseada. Nuestro ejemplo es para un motor de 2 HP y la necesidad de una relación 15:1. Para usar el gráfico, encuentre el punto donde 2 HP y la relación 15:1 se cruzan, se selecciona una unidad tamaño 726.

Siguiendo el sistema de numeración de productos del fabricante, el tamaño de unidad 726 define una unidad que tiene 2,62 de distancia entre centros. Para confirmar la selección y confirmar un nivel específico de par o velocidad, los fabricantes proporcionarán gráficos que muestren estos valores. Un diagrama mostrará los valores para la entrada de un motor frontal tipo C (brida) o acoplamiento directo (sin brida). Esto verifica que con una reducción 15:1, la caja de cambios con brida 726 entregará 116,7 RPM de potencia, y cuando se use con un motor de 2 HP, proporcionará hasta 994 lb-pie de par.

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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 aceptable para esa unidad del tamaño especificado. Si la carga de la aplicación es mayor que el valor permitido, la caja de cambios puede necesitar agrandarse para tener en cuenta la carga lateral.

Montaje del reductor de engranajes

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

El montaje más común puede ser una entrada con brida con orificio hueco para un motor de bastidor C en combinación con un eje de salida que se extiende hacia la izquierda, pero hay muchas otras posibilidades. Opciones como pies de montaje arriba o abajo del cuerpo de la caja de cambios, salidas huecas, y configuración de entrada y salida son posibles. Todos los fabricantes proporcionan sus opciones de montaje así como información sobre dimensiones en catálogos y sitios web.

Grasa, sellos y motores

La mayoría de los fabricantes ofrecen la opción de enviar la caja de cambios llena de lubricación (en la mayoría de los casos, las unidades se envían vacías por defecto y permiten a los clientes rellenarlas in situ). Como muchas cajas de cambios se montan finalmente en un motor de bastidor 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 de tornillo sin fin que usan retroalimentación por deslizamiento reducen la velocidad, causan mayor contacto dentado 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 acoplamiento por rodadura es más eficiente, y lubricantes menos viscosos son más adecuados. Tenga en cuenta que velocidades más altas (unidades con coeficiente menor) producen más calor, y los números de viscosidad pueden necesitar cambiar en consecuencia.

Para cualquier tipo de engranaje, el entorno de operación y la temperatura ambiente afectarán los cambios que influirán en la selección de la viscosidad del lubricante adecuada. Temperaturas de operación más altas requieren grasas con mayor viscosidad, ya que la resistencia al flujo disminuye a medida que el aceite se calienta.

Elegir el reductor de engranajes adecuado

Todos los fabricantes proporcionan manuales de instrucciones con sus productos. Estos fabricantes realizaron pruebas de laboratorio para determinar la viscosidad de aceite apropiada para las condiciones de operación. Generalmente, la mayoría de las unidades de engranajes helicoidales que operan en un entorno industrial de 40 °C (104 °F) funcionarán bien con SAE 10W para velocidades más altas (3000 rpm) a SAE 40 para velocidades más bajas. Temperaturas ambiente más bajas desplazarían este rango de SAE 10W a SAE 20W. Para unidades de tornillo sin fin, SAE 140 (600W) sería adecuado para temperaturas ambiente de 40 °C, mientras que pesos más altos se requerirían para temperaturas más altas.

Al comparar un reductor de velocidad versus una caja de cambios, la terminología es a menudo la única diferencia. Esto es porque todos los reductores de velocidad son cajas de cambios. Sin embargo, no todas las cajas de cambios son reductores 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 propósito del reductor de velocidad es reducir la velocidad de rotación transmitida entre estos dos extremos. Los reductores toman el par generado por el motor (entrada) y lo multiplican. En segundo lugar, los reductores de velocidad, como su nombre indica, reducen la velocidad (velocidad de rotación de salida) de la entrada para que la salida esté a 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 tanto, todos los reductores de velocidad son cajas de cambios. Sin embargo, no todas las cajas de cambios reducen la velocidad de la entrada. Aunque no es común, las cajas de cambios pueden realmente diseñarse 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.