Fallas en engranajes elicoidales.

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Caracterización de fallas en engranajes epiciloidales

Contenido

Introducción        

Idea: Banco de ensayos para reductores epicicloidales        

1.        Descripción del proyecto        

Componentes del banco de ensayo        

Motor Eléctrico        

Reductor Planetario        

Acoplamientos        

Freno magnético        

Costos        

Ubicación        

2.        Tamaño del proyecto        

3.        Proceso de producción        

4.        Materia Prima        

5.        Mano de obra        

6.        Maquinaria y equipos        

7.        Disposición de planta        

8.        Espacio y obras físicas        

9.        Tecnología        

10.        Métodos y procedimiento productivos        

11.        Insumos Generales        

12.        Otros        

13.        Localización        

14.        Beneficios del proyecto        

Conclusiones        

Introducción

        El proyecto a desarrollar es parte de un proceso que estamos efectuando como trabajo de título y que beneficiará a los alumnos de la USM Sede Viña del Mar, la construcción de un banco de ensayos para análisis de vibraciones

Los reductores epicicloidales o planetarios tienen una alta importancia en máquinas industriales críticas dentro del proceso productivo, presentes en turbinas eólicas, equipos mineros, agrícolas y forestales, en componentes de helicópteros, otras aeronaves, entre otros. Es por ello que caracterizar las distintas fallas en este tipo de reductores permitirá monitorear las condiciones de trabajo, y evaluar el rendimiento óptimo de la máquina que posea este tipo de reductor.

        Gracias a la aprobación del proyecto de investigación USM 2016 titulado “Caracterización de fallas en engranajes epicicloidales, utilizando Análisis de Vibraciones”, este documento tiene por objetivo principal contribuir al desarrollo de la investigación y aplicar los conocimientos adquiridos de inspección y control del mantenimiento, es decir, el análisis de vibraciones a un banco de ensayos de un reductor epicicloidal o planetario que se fabricará en la Universidad Federico Santa María Sede Viña del Mar, ubicado en la dirección Avenida Federico Santa María 6090.

        Se centrará en los puntos solicitados de la bibliografía de Nassir y Sapag, en su libro “Preparación y evaluación de proyectos”, con el objetivo de entregar un proyecto solicitado por el profesor.

Idea: Banco de ensayos para reductores epicicloidales

El proyecto nace de una oportunidad para el desarrollo universitario de la carrera de Mantenimiento Industrial. La asignatura de “Inspección y control del Mantenimiento” prepara a los alumnos para realizar análisis de vibraciones, una técnica predictiva que es fundamental para anticipar las fallas en equipos críticos del proceso productivo. Por ello, instalar un banco de ensayos en la universidad que apoye el análisis de vibraciones los tendrá un gran apoyo académico en esta área. Debido a que en la actualidad no se conoce exactamente todos los síntomas de falla para reductores epicicloidales, se propone construir este banco de ensayos en la institución, en el cual se causaran fallas en los distintos elementos que posea, y así poder caracterizar toda la gama de fallas existentes por separado, y posteriormente evaluar la evolución en el tiempo de cada falla. Para lograrlo se procesarán señales vibratorias con el equipo de análisis de señales vibratorias National Instrument, adquirido por el departamento de mecánica USM Sede Viña del Mar.

1.         Descripción del proyecto

Para el desarrollo del proyecto, se escribirán tres memorias de título para el cumplimiento de los objetivos del proyecto. El título “Ensayos experimentales para la caracterización de distintas fallas en un reductor del tipo epicicloidal” es el tema central de esta memoria de título, y, mientras se desarrolla, se prestará apoyo al alumno memorista Felipe Carreño, quién está encargado de la confección del banco de ensayos.

Las actividades a realizar, comienzan con la recopilación de todo material relacionado a la sintomatología de engranajes epicicloidales, los cuales serán designados por el profesor guía. Luego el alumno memorista Felipe Carreño se encargará de cumplir la siguiente etapa hasta el montaje del equipo, y fundamentarlo en su memoria. Al finalizar la confección del banco de ensayos, se comenzará a trabajar en el área específica de esta memoria de título, el desarrollo de las mediciones. En este punto se desarrollará la toma de datos correspondientes: se verificarán los modelos existentes relacionados con vibraciones en reductores epicicloidales, para luego continuar realizando distintas fallas intencionales en la caja reductora y monitorear su comportamiento vibratorio en operación normal. Lo anterior se realizará dañando cada uno de los elementos internos del reductor según corresponda, ya sean piñón solar, engranajes planetarios, carrier o portasatélites o anillo exterior, todo por separado y luego traslapando los problemas. Y finalmente, otro alumno estaría encargado de realizar la última memoria de título, realizando un análisis de los resultados obtenidos.

Componentes del banco de ensayo

Todos los componentes han sido solicitados a un proveedor externo, contactado por el profesor Andrés Aranguiz. Se han enviado las características de los equipos para su posterior cotización y selección.

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Esquema del banco de ensayos.

Motor Eléctrico

El motor eléctrico a seleccionar es uno de inducción o jaula de ardilla, asincrónico (giran a una velocidad diferente que la sincrónica o frecuencia de línea) de corriente AC. Para este proyecto se selecciona un motor marca SIEMENS. Se dispone también, de un variador de frecuencias marca DANFOSS modelo VLTR Serie 2800, que permite variar la velocidad del motor, y con esto el torque de entrada.

El motor eléctrico será el primer componente instalado del sistema. Considerando que la finalidad del proyecto es el análisis de vibraciones en este sistema, estas podrían generar fallas que perjudiquen los componentes a largo plazo, por lo que se utilizaran métodos y herramientas de alineamiento para evitar cualquier desnivel, en este caso las lainas de ajuste compensaran ese desnivel, la base del motor deberá soportar rígidamente las cuatro patas en el mismo plano, luego de colocar los tornillos de montaje debe energizarse el motor para comprobar que la dirección de la rotación sea la adecuada. Este motor debe ir unido a un acoplamiento A de tipo flexible. Las dimensiones del acoplamiento A (motor-reductor) debe aproximarse al diámetro de salida del motor descrito de 19.5(mm). Una vez instalado se procederá a acoplar el reductor planetario.

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Unión de motor a acoplamiento

Caracteristicas nominales del motor.

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Motor Electrico.

Reductor Planetario

Un engranaje planetario o epicicloidal es un sistema o tren de engranajes formado por uno o más engranajes externos o satélites que rotan sobre un engranaje central o planeta. Normalmente, los satélites van montados sobre un brazo móvil que les permite además rotar en relación al engranaje central. Estos sistemas pueden incorporar también un engranaje anular externo o corona, que engrana con los planetas. Se desea seleccionar un reductor de tipo P, que son los que poseen una base que se aperna al suelo o a una plataforma plana. Las razones de transmisión disponibles son desde 3.4 hasta 245, con un torque nominal de hasta 26000. Como es para medios didácticos, se selecciona el de menor requerimiento, de una sola etapa, con una reducción de 3.4, tamaño 04, con un torque de salida de hasta 60. Tiene un peso de 12 con 0.3 de lubricante.

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