Diagnóstico de ruidos y vibraciones anormales de cajas de cambios: análisis de lubricación, desgaste de dientes, juego y diagnóstico de rodamientos.

Descripción del problema y alcance.

Este manual está destinado a diagnosticar y eliminar ruidos y vibraciones anormales en cajas de cambios industriales. Los síntomas incluyen aumento del ruido (más de 85 dB), vibración superior a 4,5 mm/s, inestabilidad del par y aumento de la temperatura de la carcasa del engranaje superior a 80 °C.

Campo de aplicación:

• Reductores cilíndricos y cónicos con una capacidad de 1-500 kW.
• Transmisiones helicoidales de equipos industriales.
• Reductores planetarios de sistemas transportadores.
• Cajas de cambios de máquinas para trabajar metales.

Clasificación de criticidad:

• Crítico: Vibración >7,1 mm/s, ruido >90 dB, temperatura >90°C
• Importante: Vibración 4,5-7,1 mm/s, ruido 85-90 dB, temperatura 80-90°C
• Menor: Vibración 2,8-4,5 mm/s, ruido 75-85 dB, temperatura 70-80°C

Medidas de seguridad

¡ATENCIÓN! Antes de comenzar el diagnóstico:

• Aplique el procedimiento LOTO (Bloqueo/Etiqueta)
• Utilice EPI: gafas de seguridad, guantes, protección auditiva
• Energía almacenada: Alivia la presión en los sistemas hidráulicos
• Partes giratorias: Parada completa antes de retirar las tapas de registro
• Grasa caliente: La temperatura puede alcanzar los 100°C
• Peligro químico: Vapores de lubricante usado en espacios cerrados

Se requiere equipo de diagnóstico

Lista de verificación de evaluación inicial

Diagnóstico sistemático - esquema de toma de decisiones.

1. Análisis de la naturaleza del ruido y las vibraciones.

1. Ruido periódico con la frecuencia de rotación del eje de entrada
   • SI la frecuencia coincide con nvh - excentricidad del engranaje
   • Si va acompañado de golpes, un defecto en el diente del engranaje.
   • Ir al punto 3.1 (Diagnóstico de marchas)
2. Ruido periódico con la frecuencia de rotación del eje de salida
   • SI la frecuencia coincide con la enésima - excentricidad de la rueda
   • Si la vibración aumenta bajo carga - desgaste de los dientes de la rueda
   • Ir al punto 3.1 (Diagnóstico de marchas)
3. Ruido y vibración de alta frecuencia
   • Frecuencia IF >1000 Hz - rodamientos
   • SI la frecuencia es 500-1000 Hz - cojinetes deslizantes
   • Ir al punto 3.2 (Diagnóstico de rodamientos)
4. Ruido constante sin una frecuencia clara
   • SI cambia con la viscosidad del lubricante - lubricación insuficiente
   • Si va acompañado de un aumento de temperatura: sobrecalentamiento.
   • Ir al punto 3.3 (Análisis de lubricantes)

2. Análisis espectral de vibraciones.

Configuraciones del analizador de vibraciones:

• Rango de frecuencia: 10-10000 Hz
• Número de líneas de espectro: 3200
• Ventana: Hanning
• Promedio: 4 espectros

Matriz de causas de mal funcionamiento.

Análisis detallado de las principales causas de averías.

3.1 Desgaste y daños en los engranajes

Pitting (picaduras):

Ocurre debido a la fatiga de contacto de las superficies de los dientes cuando se exceden las tensiones de contacto permitidas. Presión crítica: >1500 MPa para acero 40KHN.

Diagnóstico:

• Inspección visual a través de trampillas de inspección.
• Control endoscópico de zonas inaccesibles.
• Análisis de lubricantes para contenido de hierro >150 ppm

Desgaste abrasivo:

La razón: contaminación del lubricante con partículas >40 micrones. La clase de limpieza debe cumplir con la norma ISO 4406 nivel 19/17/14.

Medición del juego lateral:

1. Bloquear una rueda
2. Mida el juego angular de la segunda rueda.
3. Calcule el juego lineal: L = α × R (α en radianes, R es el radio del círculo)
4. Comparar con la norma: 0,15-0,25 mm para un módulo de 3-5 mm

3.2 Diagnóstico de rodamientos

Frecuencias características de defectos en rodamientos:

• BPFO (defecto del anillo exterior) = 0,4 × n × z
• BPFI (defecto del anillo interior) = 0,6 × n × z
• BSF (defecto del cuerpo rodante) = 0,4 × n × z × (D/d)
• FTF (defecto del separador) = 0,4 × n

donde n es la frecuencia de rotación (Hz), z es el número de elementos rodantes, D/d es la relación de diámetros

Diagnóstico de temperatura:

• Funcionamiento normal: 40-60°C
• Advertencia: 60-80°C
• Condición de emergencia: >80°C

3.3 Análisis del estado del lubricante.

Principales indicadores a monitorear:

Procedimientos de solución de problemas paso a paso

4.1 Eliminación del desgaste de los engranajes.

1. En caso de picaduras menores (<10% de la superficie del diente):
   • Reducir la carga al 80% de la nominal
   • Reemplace el aceite con un grado de viscosidad un paso mayor
   • Instale un filtro fino adicional ≤25 μm
   • Inspección después de 500 horas de funcionamiento.
2. En caso de desgaste importante (>10% de la superficie del diente):
   • Detenga el equipo
   • Mida el espesor restante del diente con un calibre.
   • SI el espesor es <80% del nominal - sustituir la rueda dentada
   • Comprobar el centrado de los ejes con una tolerancia de ±0,05 mm.
3. Ajuste de la holgura lateral después del reemplazo:
   • Establezca una holgura de 0,20 ± 0,05 mm para el módulo de 3-5 mm
   • Utilice espaciadores de ajuste con un espesor de 0,1-0,5 mm
   • Momento de apriete de los tornillos de la tapa: 150-200 Nm

4.2 Reemplazo de rodamientos

1. Desmontaje:
   • Calentar el cuerpo a 80-100°C con un calentador de inducción
   • Utilice el extractor con fuerza uniforme.
   • Limpiar las superficies de los asientos con disolvente.
2. Control de asientos:
   • Ovalidad del eje: <0,01 mm
   • Rugosidad de la superficie: Ra 0,8-1,6 μm
   • Desviación radial: <0,02 mm
3. Instalación de rodamientos nuevos:
   • Calentar el rodamiento a 80°C en un baño de aceite
   • Tiempo de instalación: no más de 2 minutos después del calentamiento.
   • Tensión axial: 0,02-0,05 mm para la caja
   • Llenado de lubricación: 30-50% del volumen interno

4.3 Reemplazo y limpieza de lubricante

1. Cambio completo de aceite:
   • Drenar el aceite usado por el tapón de drenaje
   • Enjuague la carcasa con grasa para lavado durante 30 minutos.
   • Llene con grasa fresca hasta el nivel del indicador.
   • Haga funcionar la caja de cambios al ralentí durante 15 minutos.
2. Volumen de repostaje por tipos de cajas de cambios:
   • Cilíndrico monoetapa: 2-5 litros
   • Cilíndrico de dos etapas: 5-15 litros
   • Gusano: 1-8 litros
   • Planetario: 3-12 litros

Medidas preventivas

Repuestos y componentes

Para realizar un pedido de repuestos, visite nuestro catálogo electrónico: https://www.unitecd.com/e-catalog/

Materiales de referencia

• DSTU 2860-94 "Engranajes cilíndricos. Cálculo de resistencia"
• ISO 14635-1:2000 "Engranajes - Procedimientos de prueba FZG"
• ISO 10816-3:2009 "Vibración mecánica. Evaluación de la vibración de la máquina mediante mediciones en piezas no giratorias".
• EN 13824:2004 "Monitorización del estado y diagnóstico de máquinas. Directrices generales"
• ISO 4406:2017 "Potencia de fluidos hidráulicos - Fluidos - Método de codificación del nivel de contaminación por partículas sólidas"
• Manual de mantenimiento de cajas de cambios industriales UNITEC-D.
• Manual de diagnóstico de vibraciones de equipos mecánicos.