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ENGRANAJES

1. Definición

2. Tipos

3. Fallas comunes

ENGRANAJE

• Engranaje es una rueda o cilindro dentado empleadopara transmitir un movimiento giratorio o alternativodesde una parte de una máquina a otra.

• Un conjunto de dos o más engranajes que transmiteel movimiento de un eje a otro se denomina tren deengranajes.

• Los engranajes se utilizan sobre todo para transmitirmovimiento giratorio, pero usando engranajesapropiados y piezas dentadas planas puedentransformar movimiento alternativo en giratorio yviceversa.

TIPOS DE ENGRANAJES

• La principal clasificación de los engranajes seefectúa según la disposición de sus ejes de rotación y según los tipos de dentado. Según estos criterios existen los siguientes tipos de engranajes: Ejes paralelos:

• Cilíndricos de dientes rectos• Cilíndricos de dientes helicoidales• Doble helicoidales

Ejes perpendiculares:• Helicoidales cruzados• Cónicos de dientes rectos• Cónicos de dientes helicoidales• Cónicos hipoides• De corona y tornillo sinfín

TIPOS DE ENGRANAJES

Por aplicaciones especiales se pueden citar:

• Planetarios

• Interiores

• De cremallera

Por la forma de transmitir el movimiento se pueden citar:

• Transmisión simple

• Transmisión con engranaje loco

• Transmisión compuesta.

• Tren de engranajes

• Transmisión mediante cadena o polea dentada

• Mecanismo piñón cadena

• Polea dentada

TIPOS DE FALLA COMUNES EN ENGRANES

PÉRDIDA DE DIENTE TOTAL O PARCIAL

• FRACTURA DÚCTIL

Presenta cizallado del diente acompañado de una considerable deformación plástica.

• ALGUNAS CAUSAS

Sobrecarga por elevado torque.

Dureza de capa endurecida y/o del núcleo del engranaje bajas.

Espesor bajo de la capa endurecida.

Ausencia de capa endurecida.


• FRACTURA FRÁGIL

Fractura con apariencia granular brillante y sindeformación plástica aparente.

• ALGUNAS CAUSAS

Sobrecarga por elevado torque.

Dureza de capa endurecida y/onúcleo del engranaje elevadas.

Espesor alto de la capaendurecida.


• FATIGA

Fractura progresiva que se propaga durante el trabajodel engranaje. Su superficie es tersa y normalmentepresenta marcas elípticas concéntricas al origen.

• ALGUNAS CAUSAS

Torque continuado de operación superior al recomendado.

Dureza de núcleo y/o capa endurecida baja y/o espesor de esta insuficiente.

PÉRDIDA DE GEOMETRÍA DEL DIENTE

• DESGASTE ABRASIVO

Cuando la superficie de los dientes de un engranajese mecanizan o pulen en servicio.

• ALGUNAS CAUSAS

Lubricante con partículas.

Viscosidad baja o alto torque.

Baja velocidad.

Dureza baja en capa endurecida.

Diferencia alta de dureza entrelos engranajes acoplados.


• DESGASTE ADHESIVO

Cuando entre dos engranajes se transfiere metal,debido a que entran en contacto directo porque serompe la capa de lubricante.

• ALGUNAS CAUSAS

Deficiencia de aditivos EP*.

Dureza baja en capa endurecida.

Alta velocidad o temperatura.

Viscosidad baja o alto torque.

Falla en sistema de lubricación. *EP: Aditivos de extrema presión que tienen algunos lubricantes.


• CORROSIÓN

Deterioro de la superficie por acción química, sepresentan picaduras y/o depósitos sobre los dientes.

• ALGUNAS CAUSASContaminación del lubricante

por químicos o agua.

Ausencia o deficiencia deaditivo anticorrosivo.

Mezclar marcas de aceites**.

Utilizar un lubricante no apropiado para engranajes de bronce.

**Generación de compuestoscorrosivos por reacción entreaditivos incompatibles.


• FATIGA SUPERFICIAL: PICADO

Consiste en una pérdida localizada de material,normalmente en forma de pequeñas cavidades.

• ALGUNAS CAUSASBaja dureza en capa endurecida.

Viscosidad baja del lubricante.

Torque continuado de operación superior al recomendado.

Ausencia o deficiencia deaditivo EP* en el lubricante.

*EP: Aditivos de extrema presión que tienen algunos lubricantes.


• DEFORMACIÓN PLÁSTICA BAJA: ARRUGAMIENTO

Presenta forma de olas o escamas perpendicularesa la dirección de deslizamiento.

• ALGUNAS CAUSASViscosidad baja del lubricante.

Torque continuado de operaciónsuperior al recomendado.

Baja velocidad.

Ausencia o deficiencia de aditivoEP* en el lubricante.

*EP: Aditivos de extrema presión que tienen algunos lubricantes.


• DEFORMACIÓN PLÁSTICA ALTA: INDENTACIÓN

Provocada por material extraño que se atrapa en elacoplamiento de los dientes y va destruyendo su perfila medida que se realiza el trabajo.

• ALGUNAS CAUSASPresencia de elementos

extraños entre los engranajes.

Consecuencia de la fracturade dientes o del macropicado.


• MACROPICADO O DESCASCARADO

Picado severo, en el cual grandes trozos de materialse desprenden de la superficie.

• ALGUNAS CAUSASDureza de núcleo y/o capa

endurecida baja y/o espesorde ésta insuficiente.

Las mismas causas delpicado pero más severas.


• ACANALADO

Surcos que siguen la dirección de deslizamiento a lolargo de la superficie del diente.

• ALGUNAS CAUSASViscosidad baja del lubricante.


Baja velocidad.

Ausencia o deficiencia deaditivo EP* en el lubricante.


• APLASTAMIENTO, AFILADO Y REBABA

Deformación de los dientes que lleva a formastriangulares y/o flujo lateral que genera viruta.

• ALGUNAS CAUSASViscosidad y/o velocidad bajas.

Dureza de núcleo y/o capaendurecida baja y/o espesor deésta insuficiente.


AGRIETAMIENTO

• GRIETAS EN CARA DE DIENTES

Fase inicial de una pérdida parcial de diente porfatiga.

• ALGUNAS CAUSAS Inadecuado acabado superficial

de los dientes.

Las grietas pueden iniciarse apartir de micropicaduras.

Véase también las causas deperdida total o parcial de dientepor fatiga.

AGRIETAMIENTO

• GRIETAS EN ALMA O LLANTA

Grietas originadas en pie de diente que buscan el centro del engranaje.

Normalmente formadas por fatiga.

• ALGUNAS CAUSASDiseño inadecuado por bajo

espesor de llanta.

AGRIETAMIENTO

• GRIETAS EN BASE DE DIENTES

Etapa inicial de la perdida total o parcial de dientepor fractura dúctil, frágil o fatiga.

• ALGUNAS CAUSASVéase las causas de pérdida

total o parcial de diente.

AGRIETAMIENTO

• GRIETAS EN DISCONTINUIDADES

Grietas normalmente de fatiga que nuclean en agujeros delubricación, alojamiento de cuñas, estriados, agujerosaligeradores de peso o en otros concentradores.

• ALGUNAS CAUSASAgujeros, cuñeros, estriados,

etc., mal calculados omecanizados.

-Sobrecarga elevada o torquecontinuado de operaciónsuperior al recomendado.

FACTORES DE RIESGO

• SOBRECALENTAMIENTO

Los dientes o el área afectada presenta una gama de colores: Amarillo (200ºC), Azul (300ºC) y Marrón oscuro (400ºC) aproximadamente***.

• ALGUNAS CONSECUENCIASDesembocará rápidamente en

desgaste adhesivo.

Se degrada al lubricante y seaceleran los demásmecanismos de falla descritosen esta guía.

***Las temperaturas máximasde operación de lubricantesvarían entre 85 y 120°Cnormalmente.

FACTORES DE RIESGO

• PROBLEMAS AL RECONSTRUIRDebido a la precisión dimensional, al tratamiento superficial,la dureza y a la composición química de los aceros utilizadosen los engranajes, no es aconsejable repararlos porsoldadura.

• ALGUNAS CONSECUENCIASDiferencias dimensionales.

Dureza inferior a la requerida.

Acelera los mecanismos de falladescritos en esta guía.

FACTORES DE RIESGO POR ENGRANE IRREGULAR

• CONCENTRACIÓN DE CARGA

El engranaje muestra signos que todo el flanco deldiente no trabajó uniformemente.

• CAUSAS: Desalineamiento, deflexión del eje, distorsión por tratamiento térmico, mal mecanizado o montaje, etc.

• CONSECUENCIAS: Acelera los mecanismos de falla descritos en esta guía.

FACTORES DE RIESGO POR ENGRANE IRREGULAR

• INTERFERENCIA

En la base de los dientes se nota un desgasteanormal generado durante la operación.

• CAUSAS: Reducido número de dientes, desalineamiento, alta presión radial entre engranajes.

• CONSECUENCIAS: Acelera los mecanismos de falla descritos en esta guía.

CONSIDERACIONES GENERALES

• En caso de fabricarse engranajes, escogermaterial, espesor de capa endurecida, durezas,dimensiones, tolerancias y acabados de losdientes según lo especificado por normasespecializadas como las AGMA(American GearManufacturer Association).

• En caso de remplazarse engranajes es preferiblehacerlo por parejas acopladas.

• Desalineamientos, apriete o huelgo excesivoentre los engranajes, aceleraran la aparición delos mecanismos de falla descritos en esta guía.


• Utilizar la viscosidad, paquete de aditivos ymarca de lubricante apropiado para cada caso,de acuerdo a las recomendaciones delfabricante del equipo.

• Los mecanismos de falla descritos se traducenen vibración, ruido y calor, signos que si sedetectan a tiempo podrán evitar dañoscatastróficos en los equipos o lesiones enoperarios.


• Concientizar a los operadores, conductores yusuarios en general sobre la importancia deevitar sobrecargar por torque y/o velocidady/o impactos los equipos bajo su cargo.

• Las causas comunes de los modos de falladescritos aquí son solo una guía general, yaque cada caso de falla debe analizarse demanera particular para encontrar otrasposibles causas.


• En condiciones apropiadas de lubricación ycarga, es decir, cuando se siguenprocedimientos adecuados de mantenimientoy operación, la vida útil de los engranajes estácondicionada por la fatiga superficial.

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