Conclusiones clave
La holgura es deliberada. Los dientes de los engranajes necesitan espacio para acomodar tolerancias de fabricación, expansión térmica y una película de lubricante entre flancos. Una caja de cambios con literalmente cero juego se agarrotaría, se sobrecalentaría y se destruiría.
Por eso el diseñador incorpora un pequeño espacio, y el accionamiento solo lo nota cuando el par invierte: el flanco que impulsa tiene que atravesar la holgura antes de apoyar el flanco opuesto.
Por eso la holgura importa más en ejes que invierten y de posicionamiento: ejes de máquinas-herramienta accionados por servos, mesas indexadoras, articulaciones de robots. En una caja de un transportador que funciona en un solo sentido con carga constante, una holgura generosa es inofensiva. En un eje de posicionamiento, es movimiento perdido que el controlador no ve.
Los catálogos indican la holgura como un ángulo en el eje de salida, en minutos de arco. Un minuto de arco es 1/60 de grado. Las mediciones de campo producen milímetros de movimiento a algún radio, y ambos se convierten directamente:
ángulo en radianes = movimiento / radio, y 1 milirradián = 3,44 minutos de arco.
Como orientación en el mercado: las unidades planetarias de baja holgura para aplicaciones servo se especifican típicamente en el rango de 1 a 3 minutos de arco, las planetarias estándar alrededor de 3 a 9 minutos de arco, y las cajas helicoidales o cónicas de uso general son más holgadas aún, a menudo en el rango de decenas de minutos de arco.
Las unidades de tornillo sin fin suelen ser las más holgadas y ajustables hasta cierto punto. Tome siempre la hoja de datos de la unidad específica como la verdad, y observe si la cifra se aplica a la brida de salida bajo un par de medición definido.
Primero bloquee el accionamiento. Aplique bloqueo y etiquetado (LOTO) al accionamiento antes de tocar la salida, para que el motor no pueda arrancar mientras tiene las manos en la brida o en la palanca. En un eje vertical, o con cualquier carga que pueda hacer girar la caja desde la salida, apoye la carga mecánicamente antes de mover nada.
Se comprueba la caja de engranajes de una mesa indexadora durante un paro:
El número absoluto aún está dentro de lo que toleran muchas cajas de cambios estándar. La conclusión es el crecimiento de 2,5 veces respecto a su propia línea base: el desgaste de flancos está en curso, y en un eje indexador ya se aprecia como dispersión en el posicionamiento.
La respuesta adecuada es acortar el intervalo de medición, revisar el estado y el análisis del lubricante, y planificar la reconstrucción con base en la evidencia en lugar de esperar la rotura de dientes.
El crecimiento de la holgura rara vez viene solo. Los flancos desgastados cambian la dinámica de la malla, así que espere un aumento de la vibración de malla de engranajes junto con ello; nuestra referencia sobre zonas de severidad de vibración ISO 20816 explica cómo juzgar el nivel global.
El desgaste de rodamientos añade su propio movimiento perdido, que es una razón para conocer sus clases de juego interno de rodamientos antes de culpar a los engranajes.
Tendiendo juntos la holgura con la temperatura y el análisis de aceite, un registro de holgura convierte el reemplazo de la caja de cambios de una sorpresa en un elemento de línea planificado, que es precisamente el trabajo de las herramientas de mantenimiento predictivo.
La medición en sí misma no vale nada si nadie encuentra el valor del año pasado. Registre el radio, el par de medida, las tres posiciones y el resultado en el historial de la máquina, para que el siguiente técnico mida de la misma manera.
Las máquinas con una línea base de holgura escrita y un intervalo le dan los datos de tendencia para planificar reparaciones y proteger el MTBF, en lugar de abrirse solo tras una avería. Si el historial de su caja de cambios actualmente vive en una carpeta, lea cómo Fabrico hace seguimiento de los tiempos de parada y vea cómo Fabrico guarda el historial de medidas por activo.
Fabrico es un software de OEE, seguimiento de tiempos de parada y mantenimiento. No vendemos repuestos ni servicios de reparación.
En engranajes abiertos y grandes coronas no hay brida de salida donde apoyar el comparador. Bloquee el piñón, apoye la punta del comparador en un diente de la rueda a la altura del diámetro primitivo, en la dirección de giro, y mueva la rueda de un flanco al otro.
La lectura es la holgura circunferencial en el círculo primitivo, jt. Para compararla con un valor de catálogo, conviértala en ángulo: ángulo en radianes = jt / (d / 2), siendo d el diámetro primitivo, y multiplique por 3438 para obtener minutos de arco.
Ejemplo: 0,15 mm medidos en una rueda con un diámetro primitivo de 50 mm dan 0,15 / 25 = 0,006 rad, unos 20,6 minutos de arco. Los mismos 0,15 mm a un radio de 100 mm son solo 5,2 minutos de arco, por eso el radio siempre debe registrarse junto con la lectura.
Compare la lectura con la holgura máxima del catálogo para esa unidad concreta, medida de la misma forma. Por ejemplo, un reductor planetario servo de precisión como el Wittenstein SP+ se especifica con 3 minutos de arco o menos en la versión estándar y 1 minuto de arco o menos en la versión de holgura reducida.
Si la lectura supera el valor del catálogo, o crece claramente respecto a la línea base junto con más vibración de engrane o ruido al invertir, acorte el intervalo de medición, analice el aceite y planifique la reparación.
Lo que especifique el fabricante para esa unidad y servicio, medido según su método. Como orientación aproximada, las planetarias servo de baja holgura rondan 1 a 3 minutos de arco, las planetarias estándar unos 3 a 9, y las unidades helicoidales industriales generales son más holgadas. Compare la tendencia respecto a la propia línea base de la unidad en lugar de perseguir un límite universal.
En la mayoría de cajas helicoidales y cónicas de centro fijo, no: el aumento indica desgaste y la solución es la reconstrucción. Los reductores de tornillo sin fin y algunos juegos cónicos permiten ajuste limitado, y en aplicaciones servo se usan diseños precargados o de doble malla para cancelarla a costa de eficiencia.
En la puesta en marcha para establecer la línea base, luego anualmente en ejes reversibles críticos, y de inmediato siempre que se degrade la precisión de posicionamiento o aumente la vibración de malla.
No. Un accionamiento especificado con holgura en un solo sentido puede convivir con ella indefinidamente. El crecimiento rápido, el ruido al invertir y los cambios de vibración juntos son los que indican desgaste activo.
El movimiento perdido es todo lo que la salida deja de hacer cuando la entrada invierte: holgura más torsión del eje, juego del acoplamiento y deformación elástica. La holgura es solo el componente de espacio entre dientes.
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