Frecuencia de engranaje (GMF) es la frecuencia de vibración producida cada vez que un par de dientes de engranaje entran en contacto, y en cualquier espectro de caja de engranajes normalmente es el pico más fuerte.
Una vez que sepas leer la GMF y las bandas laterales a su alrededor, puedes distinguir el desgaste de un diente agrietado antes de que la caja de engranajes emita un sonido que alguien en la planta pudiera notar.
La GMF se calcula de la misma manera para cualquier par de engranajes: el número de dientes de un engranaje multiplicado por la velocidad de giro del eje de ese engranaje.
Ambos engranajes en un engranaje generan la misma GMF, ya que un piñón con menos dientes simplemente gira proporcionalmente más rápido. Un piñón de 24 dientes girando a 1.492 RPM en engrane con un engranaje mayor genera ambos una GMF de 35.808 CPM (24 x 1.492).
En una caja de engranajes multietapa, cada etapa de engrane tiene su propia GMF, por lo que un espectro de una unidad de dos o tres etapas mostrará varias frecuencias de engranaje distintas, cada una con sus propios armónicos.
Cada acoplamiento de dientes es un pequeño impacto repetitivo cuando la carga se transfiere de un diente al siguiente, por lo que la GMF y sus armónicos (2x GMF, 3x GMF) siempre están presentes en una caja de engranajes sana; son simplemente una firma del engrane de los dientes, no una prueba de fallo.
Lo que importa para el diagnóstico es la tendencia: la amplitud creciente en la GMF o sus armónicos a lo largo del tiempo respecto a la propia línea base de esa máquina, y el patrón de bandas laterales que se forma alrededor de esos picos.
Una banda lateral es un pico separado a una distancia de frecuencia fija por encima y por debajo de la GMF (o uno de sus armónicos). Las bandas laterales aparecen cuando el proceso de engrane está siendo modulado, es decir, cuando algo hace que el contacto diente a diente sea irregular una vez por cada revolución del eje en lugar de perfectamente uniforme.
Debido a que el propio espaciado identifica qué eje está fallando, las bandas laterales a menudo son más útiles que la sola amplitud de la GMF. Un aumento en la amplitud de la GMF sin bandas laterales suele ser solo mayor carga o desgaste normal; un aumento de las bandas laterales con la amplitud de la GMF todavía moderada suele ser la advertencia más temprana y accionable.
| Condición | Patrón espectral típico |
|---|---|
| Rodaje normal / carga ligera | GMF presente con amplitud baja a moderada, pocas o ninguna banda lateral, armónicos pequeños en relación con 1x GMF |
| Desgaste distribuido (muchos dientes afectados) | Amplitud creciente en la GMF y sus armónicos (a veces los armónicos crecen más que el fundamental), familias de bandas laterales que se ensanchan alrededor de cada armónico |
| Excentricidad o desalineación del engranaje | Bandas laterales fuertes y bastante simétricas espaciadas a la velocidad de giro del eje excéntrico, agrupadas de forma ajustada alrededor de la GMF y sus armónicos |
| Diente agrietado o astillado (único) | Un impacto una vez por revolución del engranaje agrietado: un pico distinto en la forma de onda temporal en el periodo de rotación de ese eje, además de bandas laterales a la velocidad de ese eje alrededor de la GMF que crecen a medida que la grieta se propaga |
| Holgura o juego en el engrane | Múltiples armónicos de la GMF con contenido rico en bandas laterales y un nivel de ruido de fondo más elevado entre picos |
Una lectura práctica del espectro de una caja de engranajes sigue este orden:
El análisis de GMF rara vez actúa aisladamente.
La severidad global de la vibración aún debe comprobarse frente a una referencia reconocida como las zonas de severidad de vibración ISO 10816-3 para la clase de máquina, ya que una caja de engranajes puede presentar un patrón de bandas laterales de GMF típico y aun así permanecer dentro de una zona de severidad global aceptable durante un tiempo.
También vale la pena descartar causas contribuyentes antes de condenar el conjunto de engranajes: un eje desequilibrado puede inyectar energía a 1x velocidad de giro que aparece como bandas laterales inexplicables (ver balanceo dinámico )
y problemas de acoplamiento o alineación aguas arriba de la caja de engranajes pueden hacer lo mismo (tratado en alineación de ejes con láser ). Descartar estos primero evita que persigas una falla en los engranajes que en realidad es un problema de balanceo o alineación.
Este es exactamente el tipo de cambio temprano y difícil de ver que las plantas pierden y terminan en reparaciones reactivas.
Fabrico lee la condición de la máquina y el OEE directamente desde la línea, y la visión por computadora detecta cambios de desgaste y comportamiento que los sensores de vibración por sí solos pueden pasar por alto, de modo que una falla en desarrollo genera automáticamente una orden de trabajo antes de convertirse en una desmontaje.
Está construido en la UE con residencia de datos en la UE y certificado conforme a ISO 27001, ISO 20000-1 e ISO 9001. Reserva una demostración de Fabrico para verlo en tus propias cajas de engranajes.
No. La GMF depende solo del número de dientes y de la velocidad del eje, por lo que permanece fija para una velocidad dada independientemente de la carga. Lo que cambia con la carga suele ser la amplitud en la GMF y sus armónicos, por eso la tendencia de amplitud respecto a una línea base estable importa más que el valor de frecuencia en bruto.
Algunas bandas laterales de bajo nivel son normales, ya que ningún par de engranajes se fabrica sin variación diente a diente y ningún eje gira con cero excentricidad. La señal diagnóstica es una familia de bandas laterales que crece con el tiempo respecto a la propia línea base de la máquina, no la mera presencia de bandas laterales.
Mira la forma de onda temporal, no solo el espectro. Un diente agrietado o astillado produce un impacto único y agudo que se repite una vez por revolución del engranaje afectado, lo que aparece como un pico dominante único en la forma de onda temporal en el periodo de rotación de ese eje.
El desgaste distribuido, en cambio, tiende a aumentar la amplitud de las bandas laterales de forma más uniforme sin ese impacto dominante único.
Mide el espaciado de frecuencia entre picos adyacentes de bandas laterales en Hz, y luego compáralo con la velocidad de giro (en Hz) de cada eje que alimenta el engranaje. El eje cuya velocidad coincide con el espaciado es el asociado con la falla en desarrollo.
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