Antecedentes del cliente#
El cliente es un gran fabricante de equipos de minería. Sus reductores operan en servicio continuo de gran exigencia, y la unidad objeto de este proyecto operaba con un nivel de ruido de 92 dB. Ese nivel de ruido afectaba el entorno de trabajo alrededor de la máquina y acortaba la vida útil de los componentes de engranajes dentro del reductor. En un reductor de esta clase, el par de engranajes es la principal fuente de excitación, por lo que el trabajo de mejora comenzó desde la geometría del diente y el proceso de fabricación, y no desde la carcasa.
Requisitos y desafíos#
- Reducir el ruido de funcionamiento del reductor
- El juego de engranajes original se producía únicamente mediante tallado con fresa madre, por lo que la precisión de los dientes era baja, de GB grade 8
- El perfil del diente no tenía modificación, y el impacto de engrane en cada contacto era significativo
- La rugosidad de la superficie del diente era elevada, con Ra ≥ 3,2 μm
- Extender la vida útil de los engranajes y prolongar el intervalo de mantenimiento, que era de 3 meses
Solución y proceso#
- Rediseño de parámetros del engranaje - Los parámetros del engranaje se rediseñaron para optimizar la relación de contacto y reducir la variación de la rigidez de engrane. Una relación de contacto mayor reparte la carga entre más pares de dientes en un mismo instante, lo que reduce la carga dinámica que soporta cada flanco.
- Modificación del perfil tipo K - Se aplicó una modificación tipo K de 0,02~0,04 mm al perfil del diente. La modificación compensa la deflexión del diente bajo carga y suaviza la transferencia de carga de un par de dientes al siguiente, por lo que el impacto de engrane ya no es un escalón repentino.
- Cambio de tallado con fresa madre a rectificado - La ruta de fabricación se cambió de tallado con fresa madre a rectificado de engranajes, elevando la precisión de los dientes a grado DIN 5. El rectificado después del tratamiento térmico elimina la distorsión dejada por el tallado con fresa madre y endurece el flanco con una geometría controlada.
- Acabado de la superficie del diente - El rectificado también llevó la superficie del diente a Ra ≤ 0,4 μm, reduciendo la fricción y la excitación de ruido que se deriva de un flanco rugoso.
Resultados y comentarios#
- El ruido de funcionamiento se redujo de 92 dB a 78 dB, una reducción de 14 dB
- La vida útil de los engranajes se extendió un 40%
- El intervalo de mantenimiento pasó de 3 meses a 12 meses
