Diagnóstico de defectos en los engranajes

1. La firma de vibración de los engranajes

Los engranajes son un componente fundamental para la transmisión de potencia en la maquinaria industrial. El engrane de los dientes de los engranajes es un proceso inherentemente ruidoso y vibrante. Los engranajes en buen estado producen una señal de vibración muy clara y estable, y las desviaciones de esta señal son un claro indicador de desgaste o daños.

Análisis de vibraciones Es un método altamente efectivo para detectar defectos en los engranajes en una etapa muy temprana, mucho antes de que puedan provocar una falla catastrófica de una caja de engranajes.

2. Frecuencia de malla de engranajes (GMF)

La frecuencia más importante en el análisis de la caja de cambios es la Frecuencia de malla de engranajes (GMF). Esta es la velocidad a la que los dientes de los engranajes engranan entre sí.

GMF = Número de dientes en un engranaje × Velocidad de rotación de ese engranaje

En una caja de cambios sana, la Espectro FFT mostrará un pico claro en el GMF, a menudo con algunos pequeños armonía (2xGMF, 3xGMF). La amplitud de este pico de GMF indica la carga sobre los engranajes. Un pico de GMF alto por sí solo no indica necesariamente una falla, sino más bien una carga pesada. La clave para el diagnóstico reside en observar las frecuencias *alrededor* del pico de GMF.

3. Uso Bandas laterales para diagnosticar fallas

Bandas laterales Son la herramienta más eficaz para diagnosticar problemas específicos en engranajes. Se trata de pequeños picos que aparecen a ambos lados del GMF y sus armónicos. La separación de las bandas laterales indica qué eje presenta el problema.

• Engranaje desgastado o excéntrico: Si un engranaje está desgastado, excéntrico o presenta un defecto de fabricación, modulará la GMF a su velocidad de rotación. Esto creará bandas laterales alrededor del pico de la GMF, espaciadas en el velocidad de carrera (1X) del eje de ese engranaje específico. Por ejemplo, si el pico de GMF presenta bandas laterales espaciadas a la velocidad del eje de entrada, la falla está en el engranaje de entrada.
• Desgaste de los dientes: El desgaste general de los dientes a menudo se indica mediante un aumento en la amplitud del GMF y sus armónicos, acompañado de bandas laterales 1X del engranaje correspondiente.
• Diente agrietado o roto: Un solo diente agrietado o roto generará un fuerte pico de vibración a la velocidad de funcionamiento 1X de ese engranaje, a menudo con muchos armónicos. También producirá bandas laterales alrededor del GMF espaciadas a la velocidad de funcionamiento del engranaje. forma de onda de tiempo También es muy útil aquí, ya que mostrará un impacto periódico distintivo cada vez que el diente roto intente encajar.
• Desalineación de engranajes: La desalineación de engranajes suele presentar un armónico GMF 2X alto, a veces mayor que el pico GMF principal. También se acompaña de bandas laterales espaciadas a la velocidad de funcionamiento.

4. Técnicas de análisis especializadas

Debido a que la vibración de engranajes puede ser compleja, a menudo se utilizan técnicas especializadas:

• Análisis de la forma de onda del tiempo: Esencial para detectar dientes rotos, que se manifiestan como impactos repetidos y agudos.
• Análisis del cepstro: Una técnica utilizada para identificar más claramente familias de bandas laterales que podrían ser difíciles de ver en un espectro FFT estándar.

5. Etapas de falla de engranajes

El análisis de vibraciones puede rastrear la progresión de la falla del engranaje a través de varias etapas:

1. Etapa 1 (Temprana): Aparecen pequeñas bandas laterales alrededor del GMF. El nivel general de vibración podría no variar.
2. Etapa 2 (Moderada): La amplitud de las bandas laterales aumenta y pueden comenzar a aparecer armónicos del GMF con sus propias bandas laterales.
3. Etapa 3 (Grave): El GMF y sus armónicos pueden presentar numerosas bandas laterales amplias. La frecuencia 1X del equipo con problemas puede empezar a aumentar. El ruido de fondo del espectro aumenta.
4. Etapa 4 (Catastrófica): El GMF puede desaparecer y ser reemplazado por una vibración aleatoria y ruidosa a medida que los dientes se dañan o destruyen gravemente.

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