O que é desgaste de engrenagens? Tipos e métodos de detecção • Balanceador portátil, analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, brocas em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores. O que é desgaste de engrenagens? Tipos e métodos de detecção • Balanceador portátil, analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, brocas em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores.

O que é desgaste de engrenagens? Tipos e métodos de detecção

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Compreendendo o desgaste das engrenagens

Definição: O que é desgaste de engrenagem?

Desgaste de engrenagens É a perda progressiva de material das superfícies dos dentes das engrenagens devido a processos mecânicos, incluindo abrasão, adesão, fadiga superficial e corrosão. Ao contrário das falhas repentinas por quebra de dentes, o desgaste das engrenagens é uma degradação gradual que altera a geometria do perfil dos dentes, aumenta a folga, eleva o ruído e vibração níveis e, eventualmente, leva à falha funcional quando o desgaste dos dentes se torna excessivo ou transita para modos de dano mais graves, como corrosão ou fratura dentária.

Compreendendo os mecanismos de desgaste das engrenagens e monitorando a progressão do desgaste por meio de análise de vibrações, análise de óleo e inspeções periódicas permitem estratégias de manutenção preditiva que otimizam a confiabilidade da caixa de engrenagens e minimizam o tempo de inatividade não planejado.

Tipos e mecanismos de desgaste de engrenagens

1. Desgaste Abrasivo

O mecanismo de desgaste mais comum em caixas de engrenagens industriais:

  • Causa: Partículas duras (sujeira, lascas de metal, resíduos de desgaste) no lubrificante agindo como abrasivo
  • Processo: Partículas presas entre as superfícies dos dentes removem o material por meio de ação de trituração
  • Aparência: Superfícies dentais polidas e lisas; material removido uniformemente
  • Avaliar: Proporcional ao nível de contaminação e carga
  • Prevenção: Filtragem eficaz, vedação, montagem limpa

2. Desgaste adesivo (arranhões/riscos)

Ocorre sob carga severa ou lubrificação inadequada:

  • Causa: Quebra da película lubrificante permitindo contato metal com metal
  • Processo: Soldagem e rasgo microscópicos em pontos de contato deslizantes
  • Aparência: Superfícies ásperas e rasgadas; transferência de material entre dentes correspondentes; marcas de pontuação na direção de deslizamento
  • Gravidade: Pode progredir rapidamente uma vez iniciado, levando a uma falha catastrófica
  • Prevenção: Lubrificação adequada, aditivos de extrema pressão (EP), cargas reduzidas

3. Micropitagem

Desgaste por fadiga superficial criando textura superficial fina:

  • Causa: Películas finas de lubrificante permitindo alto estresse de contato superficial
  • Aparência: Superfície cinza fosca; milhares de cavidades microscópicas (10-50 µm)
  • Localização: Normalmente perto da linha de arremesso, onde rolar e deslizar se combinam
  • Progressão: Pode estabilizar (leve) ou progredir para macropitting (grave)
  • Efeito: Altera o perfil do dente, aumenta o ruído e a vibração

4. Desgaste moderado (normal)

  • Polimento gradual e remoção de material ao longo dos anos
  • Esperado em todas as engrenagens até certo ponto
  • A taxa deve ser previsível e lenta (< 0,1 mm ao longo dos anos)
  • Aceitável se dentro das tolerâncias de projeto

5. Desgaste corrosivo

  • Causa: Umidade, lubrificantes ácidos ou contaminação química
  • Aparência: Manchas de cor ferrugem, rugosidade da superfície, corrosão
  • Comum: Quando as caixas de engrenagens ficam ociosas com umidade presente
  • Prevenção: Vedação adequada, inibidores de corrosão, proteção de armazenamento

Efeitos do desgaste das engrenagens

Mudanças geométricas

  • Modificação de perfil: O perfil envolvente se degrada, afetando a ação conjugada
  • Aumento da reação: A perda de material aumenta a folga entre os dentes correspondentes
  • Taxa de contato reduzida: Menos dentes em contato simultaneamente
  • Concentração de carga: O material restante carrega maior estresse

Degradação de desempenho

  • Aumento da vibração: O mau contato dos dentes cria impactos e rigidez variável da malha
  • Barulho: Chocalho devido à reação, gemido devido à aspereza da superfície
  • Eficiência reduzida: Aumento das perdas por atrito
  • Perda de precisão: O aumento da folga afeta a precisão do posicionamento

Deterioração acelerada

  • Dentes desgastados carregam cargas maiores (menos dentes compartilham carga)
  • Concentração de estresse em áreas desgastadas
  • Transição para corrosão ou quebra do dente
  • Gera resíduos de desgaste que aceleram o desgaste (feedback positivo)

Métodos de detecção

Análise de vibração

  • GMF Tendência de amplitude: Aumento gradual indica desgaste progressivo
  • Desenvolvimento Harmônico: Aparência e crescimento de 2×GMF, 3×GMF
  • Faixas laterais: Desenvolvimento de bandas laterais de velocidade do eixo em torno do GMF
  • Ruído de banda larga: Conteúdo elevado de alta frequência devido à rugosidade da superfície
  • Forma de onda temporal: Aumento da irregularidade e impacto

Análise de óleo

  • Análise de partículas de desgaste: Concentração de ferro em amostras de óleo
  • Ferrografia: Morfologia das partículas (atrito vs. corte vs. partículas de fadiga)
  • Análise Espectrográfica: Composição elementar revelando metais de desgaste
  • Contagem de partículas: Tendências de concentração de partículas e distribuição de tamanho
  • Detecção precoce: A análise do óleo pode detectar desgaste antes que os sintomas de vibração apareçam

Inspeção Visual

  • Inspeção de boroscópio sem desmontagem
  • Inspeção completa durante revisões
  • Medir a espessura do dente na linha de passo
  • Verifique os padrões de contato (transferência de revestimento ou azulamento)
  • Fotografe os dentes para comparação histórica
  • Compare com os limites de desgaste do fabricante

Monitoramento de Ruído

  • Emissão acústica de contatos dentários
  • Medições ultrassônicas para condições de superfície
  • Alterações de ruído audíveis indicam progressão do desgaste

Prevenção e Extensão da Vida

Lubrificação adequada

  • Viscosidade correta do lubrificante para carga e velocidade
  • Aditivos EP (extrema pressão) para altas cargas
  • Quantidade e fluxo de lubrificação adequados
  • Manter a limpeza do óleo por meio da filtragem
  • Trocas regulares de óleo de acordo com o cronograma do fabricante

Controle de Contaminação

  • Vedação eficaz para evitar a entrada de partículas
  • Respiradores com filtros
  • Práticas limpas de montagem e manutenção
  • Sistemas de filtragem de óleo (classificação absoluta de 10-25 µm)

Gerenciamento de carga

  • Operar dentro das classificações de carga de projeto
  • Evite cargas de choque ou mudanças repentinas de carga
  • Monitorar o torque e a transmissão de potência
  • Considere aumentar o tamanho da caixa de engrenagens se ela estiver constantemente sobrecarregada

Alinhamento e Instalação

  • Garanta o alinhamento adequado das engrenagens (padrão de contato em toda a largura da face)
  • Corrigir desalinhamento do eixo criando carga de borda
  • Seleção e manutenção adequadas de rolamentos
  • Verifique a folga dentro das especificações

Quando substituir as engrenagens

Critérios de Substituição

  • Espessura do dente: Desgaste além dos limites especificados pelo fabricante (normalmente perda de material 10-20%)
  • Níveis de vibração: Amplitude do GMF excedendo os limites de alarme apesar das melhorias na lubrificação
  • Extensão da corrosão: > 30% da superfície do dente apresentando corrosão moderada a grave
  • Pontuação/arranhões: Qualquer pontuação moderada a grave indica necessidade de substituição
  • Barulho: Ruído excessivo indicando mau contato dentário
  • Retaliação: Excedendo os valores máximos especificados

Considerações sobre o tempo

  • Substituição de plano durante interrupções programadas
  • Substitua os pares de engrenagens juntos (as engrenagens correspondentes se desgastam juntas)
  • Considere a substituição completa da caixa de engrenagens em vez da substituição da engrenagem se a carcaça estiver danificada
  • Encomende engrenagens de substituição com antecedência (pode haver longos prazos de entrega)

O desgaste das engrenagens é uma consequência inevitável da transmissão de potência, mas por meio de lubrificação adequada, controle de contaminação e monitoramento das condições, as taxas de desgaste podem ser minimizadas e a vida útil da caixa de engrenagens maximizada. O monitoramento sistemático da frequência da engrenagem e de suas bandas laterais, combinado com a análise do óleo, permite a detecção precoce de desgaste anormal e a substituição planejada das engrenagens antes que falhas catastróficas ocorram.

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