Cajas reductoras: tipos, características y aplicaciones, Guías, Proyectos, Investigaciones de Microprocesadores

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Modulo: Maquinas Eléctricas

Maestro: Ing. Oscar Daniel Araujo Ayala

Estudiantes:

Edwin Salomón Henríquez Escobar 03316

Indice

• 1. Introducción …………………………………………………………
• 2. Objetivos……………………………………………………………..
• 3. Desarrollo……………………………………………………………
  • 3.1 Cajas Reducotras……………………………………………..
  • 3.2 Placa de datos de caja reductora…………………….
• 4. Tipos de caja reductoras…………………………............
  • 4.1 Reductores planetarios…………………………………..
  • 4.2 Reductor tornillo sin fin………………………
  • 4.3 Reductor Tren De Engranajes…………………………..
  • 4.4 Redcutores de engranajes cónicos……………..
• 5. Técnicas de Lubricación………………………………………
• 6. Factor De Servicio de Una Caja Reductora………………
• 7. Conclusión ………………………………………………………………..
• 8. Bibliografía…………………………………………………………………

Objetivo general

Aprender acerca de las cajas reductoras como son especialmente necesarias en cuanto mecánicamente en el dia a dia de todas maquina industrial entre otras acciones que realizan.

Objetivos Específicos

 Informar la gran utilidad de la caja reductora  Aprender acerca de los engranjes  Conocer los tipos de cajas reductoras  Identificaion del tipo de caja reductoras median la placa  Como darles mantenimientos

CAJAS REDUCTORAS

La caja reductora a un mecanismo que consiste, generalmente, en un grupo de engranajes, con el que se consigue mantener la velocidad de salida en un régimen cercano al ideal para el funcionamiento del generador. Usualmente una caja reductora cuenta con un tornillo sin fin el cual reduce en gran cantidad la velocidad. Otro dispositivo que se usa para cambiar la velocidad de transmisión es el sistema planetario Las cajas reductoras son uno de los principales medios utilizados en la industria para la transmisión de potencia, nuestro objetivo es cuidar los engranes para mantenerlos en una operación confiable libre de problemas e imprevistos durante largos años. Sin embargo las altas cargas continuas y de impacto, la contaminación, fluctuaciones en velocidad y temperatura, puede evitar que lleguemos a nuestro objetivo. El costo de una falla en un engrane va más allá de una inmediata reparación o del costo mismo del reemplazo de las piezas; la falla de tan solo un engrane puede interrumpir los planes de producción y poner en riesgo la producción entera de la planta.

P H F / T 032 RF 97 DRE 160M Tamaño + Número de polos Motor Serie Reductor Serie^ gemelo Tamaño Brazo de par Reductore s planetarios Eje hueco para anillo de contracción IM M3B i 19, na pk r/min 232 ne pk r/min 4500 Ma pk Nm IP (^66565) kg 32 Made in Germany La designación de modelo del reductor tiene la siguiente estructura:

Reductor gemelo

El siguiente ejemplo describe la estructura de la placa de características. fb = Factor de servicio FRa max [N] = Carga radial máxima en el lado de salida FRe max [N] = Carga radial máxima en el lado de entrada (con tapa AD en el lado de entrada) i = Índice de reducción IM = Indicación de la posición de montaje

IP.. = Índice de protección ne max [1/min] = Velocidad de entrada máxima na [1/min] = Velocidad de salida Me max [Nm] = Par de entrada máximo Ma [Nm] = Par de salida MR [Nm] = Par de deslizamiento en caso de uso de un adaptador AR MRS [Nm] = Par de bloqueo del antirretorno

Reductores planetarios

La función de los reductores es transmitir pares motor y modificar las revoluciones o, respectivamente, el momento par del accionamiento para la salida. Para aumentar el par motor los reductores planetarios se utilizan especialmente en el sector del automóvil, por ejemplo, en reductores distribuidores en tracción total (4 ruedas, todo terreno). En los bujes de las ruedas accionadas de camiones, autobuses y máquinas de construcción y rurales se montan reductores planetarios para la transmisión a la lentitud. Ya es muy antigua la aplicación de reductores planetarios en el cambio de buje de bicicletas. Debido a su modo de construcción compacto, son adecuados para aumentar el par motor en el relativamente pequeño buje de rueda. El tipo de construcción del reductor del reductor planetario se caracteriza por un alto grado de efectividad y ofrece, incluso en el más reducido espacio de construcción, una alta transmisión del par motor. De esta forma, son adecuados para la rotación a la izquierda y a la derecha, así como para el funcionamiento (régimen) discontinuo, continuo e intermitente.

Tipos de funcionamiento de reductores planetarios Generalmente, un reductor planetario dispone de tres ejes (rueda solar, soporte planetario, rueda hueca). Habitualmente, uno de los ejes es detenido (sujetado) y el accionamiento y la salida se realizan a través de los demás ejes. Cuál de los ejes o, respectivamente, cuál de las ruedas será detenido/a y cuál servirá como accionamiento o salida es algo que depende de la tarea de construcción en cuestión En determinados casos también se utiliza un accionamiento de tres ejes en el que o bien se accionan dos ejes y uno es accionado (reductor sumador) o a la inversa (reductor distribuidor). También es posible un accionamiento de tres ejes temporal. Para ello, el tercer eje es fijado mediante un acoplamiento (embrague) de fricción. Así, bajo carga, el funcionamiento de dos ejes puede ser embragado y desembragado ininterrumpidamente, y volver a ser establecido. Reductor planetario en funcionamiento de dos ejes Principalmente, hay seis posibles combinaciones para la selección de dos de entre tres ejes, así como a la inversa, entre eje accionador y accionado. En el funcionamiento de dos ejes se distingue entre transmisión fija y transmisión circular. En la transmisión fija se mueven los ejes de rueda solar y de rueda hueca. El soporte planetario está detenido y, o bien está unido de forma fija con la carcasa, o bien es sujeto mediante un freno. La rueda solar entra en contacto con varias ruedas planetarias que transmiten su fuerza conjuntamente a la rueda hueca. En la transmisión circular, la rueda hueca está detenida y compone el bastidor. Rueda solar y eje de soporte planetario componen accionamiento y salida. Mediante este tipo de funcionamiento se pueden realizar transmisiones más altas que con la transmisión fija, de forma que la mayoría de los reductores planetarios industriales están construidos así. Reductor planetario en funcionamiento de tres ejes En el funcionamiento de tres ejes el reductor planetario trabaja como reductor sumador o reductor distribuidor. En el reductor distribuidor un eje acciona y dos ejes son accionados. Para ello, debe estar fijada la proporción de revoluciones de los dos ejes de salida. Una aplicación clásica es la distribución de potencia en dos ruedas en el eje de accionamiento de automóviles (reductor diferencial en accionamiento de ruedas delanteras). En accionamientos en todas las ruedas (tracción en las 4 ruedas), dos diferenciales de ejes se complementan con un diferencial central. En vehículos eléctricos híbridos la potencia del motor es distribuida a las ruedas y a un generador eléctrico. También los reductores sumadores se utilizan en vehículos híbridos para sintetizar la potencia del motor de combustión y del motor eléctrico (híbrido paralelo).

REDUCTOR TORNILLO SIN FIN Un reductor de tornillo sin fin es un tipo de caja de engranajes reductores que consta de un engranaje de salida helicoidal y un engranaje de entrada sinfín. Este tipo de caja de cambios de reducción presenta una orientación de salida en ángulo recto y los valores de reducción más altos en el paquete más pequeño de todos los tipos de caja de cambios. El reductor de tornillo sin fin ofrece varias otras ventajas distintas sobre las cajas de engranajes cónicos y helicoidales, que incluyen menores costos y mayores tolerancias de carga de impacto. También ofrecen valores de par de salida elevados en relación con sus tamaños. Sin embargo, este tipo de caja de engranajes de reducción generalmente solo se puede utilizar en aplicaciones con clasificaciones de potencia de entrada bajas. Las cajas de engranajes reductores generalmente toman una entrada de alta velocidad y bajo par y producen una salida a baja velocidad con un valor de par más alto. El reductor de tornillo sin fin es uno de los más útiles y ofrece varias ventajas notables sobre otros tipos. El primero de ellos ahorra espacio, ya que este tipo es una de las cajas de cambios de reducción más elegantes disponibles debido al pequeño diámetro de su engranaje de salida. También ofrecen uno de los valores de reducción más bajos y las relaciones de par de salida más altas en relación con el tamaño de la caja de cambios. Los reductores de engranajes helicoidales también exhiben excelentes capacidades de carga de impacto y bajos costos iniciales.

El reductor de tornillo sin fin consta de un eje de entrada que impulsa un tornillo sin fin bastante grande. Este engranaje, a su vez, impulsa un eje de salida equipado con engranajes helicoidales en ángulo recto con la orientación de la transmisión. Los engranajes helicoidales ofrecen excelentes valores de ventaja mecánica para un engranaje relativamente pequeño, lo que permite que estos reductores proporcionen muy buenos valores de reducción y par en un paquete diminuto. El diseño de los cables o dientes del engranaje helicoidal también confiere a este tipo de caja de cambios buenas cualidades de carga de impacto. La única desventaja real del reductor de tornillo sin fin es el hecho de que requieren una potencia nominal baja en relación con el tamaño de la caja de cambios. Esto tiende a conducir a índices de eficiencia a largo plazo ligeramente más bajos para estos reductores en comparación con los tipos de potencia de entrada alta, como los ejemplos de engranajes cónicos y helicoidales. Sin embargo, esta restricción se ve compensada en la mayoría de los casos por los pequeños tamaños de los reductores y sus bajos costos. Una característica de los trenes de engranajes helicoidales en la que a menudo se confía sin razón es su tendencia a bloquearse si se invierte la dirección de transmisión. Esto a veces se ve como una función de autobloqueo o de frenado, pero está sujeto a demasiadas influencias externas para ser considerado confiable como mecanismo de frenado.

REDCUTORES DE ENGRANAJES CONICOS

Los engranajes cónicos son aquellos que utilizan dos ruedas dentadas con forma cónica para transmitir la potencia entre ejes que se cortan dentro del mismo espacio; aunque los engranajes conocidos como hipoidales son capaces de transmitir potencia entre dos ejes que se cruzan. La forma de los dientes de un engranaje cónico puede ser recta o helicoidal , a la que se conoce también como hélice cónica. Los distintos tipos de engranajes pueden clasificarse en función de las características del ancho de sus dientes, pero también del ancho de la cara o del paso circular central. En el siguiente gráfico se observa la nomenclatura de los engranajes y sus partes:

TIPOS DE ENGRANAJES CONICOS Engranaje cónico de forma helicoidal Mediante la combinación de hélice derecha e izquierda, este tipo de engranajes se emplea para transmitir un movimiento entre ejes que se cortan en el mismo plano. Por lo tanto, reducen la velocidad que alcanza un eje a 90 grados. Se emplean de manera habitual en las transmisiones del eje trasero para vehículos a motor y destacan porque no generan apenas sonido. La principal diferencia en comparación con los engranajes rectos es que los bordes de los dientes no son paralelos al eje de rotación , sino que se encuentran posicionados en un ángulo. Engranaje cónico de tipo hipoide Es menos común y puede considerado como un tipo de engranaje cónico helicoidal, aunque la diferencia estriba en que estos dispositivos están formados por un piñón reductor, con pocos dientes, y una rueda que presenta un número de dientes numeroso. Se utilizan para situaciones en las que los ejes son perpendiculares, pero no se encuentran dentro del mismo plano. Además de en maquinaria industrial, su uso es común en la industria automovilística, que lo usa en los vehículos de tracción trasera para establecer la conexión entre el árbol de la transmisión y las ruedas. Utilizan un tipo de aceite que se caracteriza por su elevada presión. Quizás te interese: Principales actuadores en automoción Engranaje cónico de dientes rectos Sus dientes rectos se presentan sobre superficies de características cónicas gracias a un fresado en su superficie exterior. Son útiles para verificar la transmisión del movimiento que se produce entre aquellos ejes que se cortan dentro de un mismo plano, casi siempre en un ángulo de 90 grados. Aunque solo se emplean para obtener una reducción de velocidad en los ejes de 90 grados, también es posible que trabajen a escalas de 45, 60 o 70 grados. A diferencia de los engranajes cónicos de forma helicoidal, utilizan poca superficie de contacto. Engranaje cónico espiroidal La particularidad de estos engranajes cónicos es que operan en planos muy pronunciados y distintos. Destacan por su acoplamiento, ya que los dientes del piñón son más anchos que los de la corona. Esto facilita que puedan transmitir torques muy altos sin que llegue a generarse un desgaste, puesto que los dientes del piñón se acoplan a los distintos dientes de la corona.

Cómo realizar el cambio de aceite

Nos detenemos en este punto en particular, puesto que es el que genera más dudas. Este procedimiento solo ha de seguirse con los equipos que precisen reponer el aceite puesto que, como hemos visto anteriormente, existen grupos lubricados de por vida que no precisan de este cuidado. Para cambiar el aceite, en primer lugar, deberemos llevar el reductor a una temperatura superficial inferior a 40º C. Con aceite moderadamente caliente se facilita el vaciado y la eliminación de posibles depósitos. Asimismo, es fundamental tomar todas las precauciones necesarias para evitar quemaduras a causa de la alta temperatura del reductor y el aceite. También, antes de comenzar las labores de cambio de aceite, se debe consultar las instrucciones del fabricante del equipo, en particular las tablas que indican qué lubricante concreto utiliza el reductor y en cuánta cantidad. Una vez llevados a cabo los pasos anteriores, de gran importancia en este proceso, procederemos a identificar los tapones de carga y descarga. Como se indica en el vídeo, el tapón de carga también puede corresponder al tapón de ventilación. Colocaremos un recipiente debajo del reductor a la altura del tapón de descarga. Deberemos descargar completamente el aceite. A continuación, verteremos el aceite nuevo en el reductor hasta alcanzar el nivel, correspondiente a la línea media del tapón testigo. Después de unos 30 minutos, controlaremos que el nivel de aceite sea el correcto y que no haya posibles pérdidas de aceite.

FACTOR DE SERVICIO EN UNA CAJA REDUCTORA.

Este índice permite cuantificar la influencia de las condiciones externas sobre el funcionamiento del reductor. Así, en primera instancia, el factor de servicio se relaciona con las propiedades del servicio de la máquina a ser accionada. El estudio de este factor nos permite conocer el grado de seguridad con el que operan los reductores de velocidad y depende básicamente del tiempo de operación diaria y todos los factores que indican la cuantía por la que puede sobrecargarse un motor en condiciones ambientales ideales. El factor de servicio, sirve para determinar la vida útil del producto conociendo su funcionamiento. ¿Cómo calcular el factor de servicio de un motor? Para su cálculo se debe multiplicar la potencia del motor por el factor de servicio. FS * HP Usos o aplicaciones del factor de servicio (FS) Dentro de las utilidades que proporciona el factor de servicio pensando en un reductor, podemos destacar aquellas que permiten soportar sobrecargas intermitentes y ocasionales, compensar bajas o desbalances en voltajes, alargar la vida del aislamiento mediante la reducción de la temperatura, etc. Consideraciones de temperatura Un motor que opera con un factor de servicio de 1.15 tendrá un incremento de temperatura mayor que si no lo usara, ya que consume una corriente más alta. Esto puede significar entre 15 y 25 grados más de temperatura comparado con carga nominal, lo que se traducirá en una menor vida útil del aislamiento. Levantamiento de temperatura permitido por factor de servicio El envejecimiento de un motor está relacionado con cuatro elementos que se relacionan entre sí: térmico, eléctrico, mecánico y ambiental, y se define como la pérdida de sus propiedades originales. Uno de estos elementos que está directamente asociado al factor de servicio es el térmico.