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Diagnóstico de ruidos en la caja de cambios: qué pueden indicar los chirridos, zumbidos, chasquidos y chirridos metálicos
Una guía práctica sobre el uso del sonido, las condiciones de funcionamiento y las mediciones repetibles para localizar el origen del ruido de la caja de cambios.
A La caja de cambios, que ha funcionado sin hacer ruido durante meses, empieza a emitir un chirrido cuando se le exige. El ruido parece más intenso en la carcasa, por lo que se culpa primero a la caja de cambios.
Esa conclusión puede ser correcta. Pero también puede llevar la inspección por un camino equivocado.
El ruido medido en una caja de cambios puede tener su origen en los engranajes o en los cojinetes, pero también puede propagarse a través del adaptador del motor, la placa de montaje, el soporte de salida o la máquina accionada. Es posible que la carcasa sea simplemente la superficie desde la que se irradia el sonido. Siemens establece la misma distinción en su guía sobre motorreductores: el ruido que emite una caja de cambios no se genera necesariamente en su interior.
La pregunta relevante no es: “¿Qué significa este sonido?”, sino:
¿A qué velocidad, con qué carga, a qué temperatura y en qué dirección se oye el sonido o se intensifica?
Esa relación suele aportar más información al ingeniero que la mera descripción del sonido. En CHIFLY, consideramos la descripción del sonido como un punto de partida, no como el diagnóstico.
Caja de cambios planetaria de precisión CHIFLY mostrada en un entorno de pruebas acústicas. La escena editada combina una fotografía real del producto CHIFLY con un fondo de laboratorio reconstruido.
Diagnóstico de ruidos en la caja de cambios
Empieza por el patrón de funcionamiento
Palabras como quejarse, hum, haz clic, y moler son subjetivos. Úsalos para describir lo que oyes, no para afirmar que un componente está averiado.
| Descripción del sonido | Dirección de inspección | Observación útil |
|---|---|---|
| Un chirrido agudo | Engranaje, contacto irregular entre los dientes, alineación, lubricación, resonancia estructural | ¿La altura del tono varía en función de la velocidad? ¿Aumenta la amplitud bajo carga? |
| Un zumbido constante | Excitación del motor o del accionamiento, componentes de engranaje normales, freno, ventilador, resonancia del bastidor de la máquina | ¿Depende de la velocidad del motor, de la excitación eléctrica o de un rango de velocidad concreto? |
| Un chasquido o golpeteo rítmico | Consumo de holgura, conexión floja, irregularidad en un diente concreto o en un componente giratorio, excentricidad del eje | ¿La frecuencia de repetición está vinculada a una revolución del eje? ¿Se produce únicamente al invertir el sentido de giro? |
| Esmerilado o raspado en bruto | Daños en los rodamientos o en la superficie de los dientes, contaminación o pérdida de lubricante, interferencias, materiales extraños | ¿Ha aparecido de repente? ¿Aumenta la temperatura o la vibración al mismo tiempo? |
Dos averías pueden presentar síntomas similares. Una misma avería puede producir varios síntomas. Utiliza la tabla como guía para establecer las prioridades de inspección.
Figura 1. Los chirridos, zumbidos, chasquidos y rechinamientos ayudan a establecer las prioridades para la próxima inspección. Por sí solos, no permiten identificar una pieza defectuosa.
Diagnóstico de ruidos en la caja de cambios
Un chirrido agudo y el roce de los engranajes
El engranaje de los dientes genera una excitación periódica incluso en una caja de cambios en buen estado. En el caso de un par de engranajes simple de ejes fijos, la frecuencia de engranaje es:
fGMF = fshaft × Z
Aquí, fshaft es la frecuencia de rotación de ese engranaje y Z es el número de dientes. Ambos engranajes del par producen la misma frecuencia de engranaje.
A medida que aumenta la velocidad del eje, aumenta la frecuencia de engranaje. A menudo, el tono relacionado con el engranaje también se eleva en altura. Sin embargo, su amplitud depende de muchos más factores además de la velocidad: la carga transmitida, el contacto entre los dientes, las variaciones de fabricación, la lubricación, el soporte de los rodamientos, la respuesta de la carcasa y la rigidez de la máquina instalada son factores que influyen.
Cajas de engranajes planetarios de precisión Requiere una nota aparte. Su patrón de vibración no puede reducirse a la velocidad de un eje multiplicada por el número de dientes. El movimiento del sol, del anillo, de los planetarios y del portador contribuyen todos a ello, mientras que el número de planetarios y la posición del sensor afectan a la modulación y a las bandas laterales medidas. Utilice la arquitectura de la caja de cambios y los datos de los dientes para calcular los órdenes esperados antes de asignar un pico espectral a un componente interno.
Un zumbido constante que se haya mantenido desde la puesta en servicio puede formar parte de la firma acústica normal de la máquina. Sin embargo, un nuevo tono, un aumento rápido o un cambio evidente dependiente de la carga merecen una inspección.
Empieza por estos puntos:
- Planicidad de la brida de montaje y par de apriete
- Alineación y conexión entre el motor y la caja de cambios
- Soporte en el lado de salida y carga radial o axial aplicada
- Especificaciones y estado del lubricante, cuando sea aplicable
- Soporte del rodamiento, holgura interna o precarga, evaluados por el fabricante o por personal de servicio cualificado
- Placas, protectores y marcos flexibles capaces de amplificar la excitación normal
SEW-EURODRIVE señala la deformación de la carcasa durante el apriete y la rigidez insuficiente de los cimientos entre las posibles causas de un ruido de funcionamiento inusual. Se trata de una orientación general sobre los reductores industriales, no de un criterio de diagnóstico válido para todos los reductores planetarios de precisión, pero el principio de instalación sigue siendo importante: un reductor de precisión no puede compensar una interfaz de montaje deformada.
Diagnóstico de ruidos en la caja de cambios
Zumbidos y vibraciones transmitidas
Un zumbido constante no indica necesariamente que haya dientes dañados. La fuente puede ser el motor, el servoaccionamiento, el freno, el ventilador de refrigeración o la estructura de la máquina. La vibración puede propagarse a través del conjunto y irradiarse desde la carcasa de la caja de cambios.
Comprueba si el zumbido varía en función de la velocidad del motor, la carga, los ajustes del variador o el estado del freno. Un aumento brusco dentro de un rango de velocidad reducido aumenta la posibilidad de que se produzca una resonancia estructural.
No compruebes esa posibilidad modificando la velocidad de producción de forma arbitraria. Utiliza un barrido de velocidad homologado y controlado dentro de los límites establecidos por el fabricante de la máquina. Si el ruido y las vibraciones alcanzan su máximo en una banda estrecha y disminuyen a ambos lados de la misma, inspecciona la placa base, la protección, el soporte y la estructura de montaje antes de abrir la caja de cambios.
Los datos de vibración ayudan a diferenciar estas fuentes. La vibración global muestra que la máquina ha cambiado; un espectro indica qué frecuencia ha variado. La forma de onda temporal, la FFT, el seguimiento de órdenes y el análisis de envolvente responden cada uno a preguntas diferentes.
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Chasquidos y golpes
En el caso de los chasquidos, el ritmo es más importante que el volumen.
Cuenta los eventos y compáralos con las velocidades conocidas del eje. Un evento por revolución del eje de entrada orienta la inspección hacia la rotación del lado de entrada. Uno por revolución del eje de salida desvía la atención hacia el eje de salida, la conexión de salida o un componente que gira a esa velocidad. Se trata de una pista, no de una prueba. Un defecto local en el engranaje también puede manifestarse como una modulación en torno a la frecuencia de engranaje, en lugar de como un chasquido audible nítido.
La inversión de sentido requiere una interpretación cuidadosa. Cuando el par cambia de dirección, la carga se transfiere a los flancos opuestos de los dientes y se compensan las holguras. Un pequeño chasquido repetitivo puede ser normal según el diseño. La situación se vuelve más preocupante cuando este chasquido aparece en un sistema nuevo, se intensifica con el tiempo, va acompañado de un movimiento perdido excesivo o se produce junto con una pérdida de precisión de posicionamiento.
Antes de culpar a los engranajes, comprueba lo siguiente:
- Aceleración y sacudida controladas
- Reacción negativa ante las especificaciones de la caja de cambios
- Adaptador de motor y conexión de sujeción
- Acoplamiento, chaveta o conexión por contracción, cuando se utilicen
- Brida de salida, pernos y componente accionado
SEW-EURODRIVE considera que los golpes son un posible indicio de una anomalía en el engranaje. y un ruido de funcionamiento irregular como posible indicio de la presencia de material extraño en el aceite. Su propio mecanismo consiste en detener el accionamiento y ponerse en contacto con el servicio técnico cuando se sospecha la presencia de un objeto extraño en el interior. El ruido por sí solo no confirma aún qué problema existe.
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Lijado y raspado
Un nuevo ruido de chirrido o roce requiere una respuesta más rápida que un zumbido constante. Entre las posibles causas se encuentran los daños en la superficie de los cojinetes, la pérdida o la contaminación del lubricante, las superficies dentadas dañadas, una desalineación grave, un contacto no deseado o la presencia de material extraño.
No prolongues una prueba para recopilar más datos cuando el rectificado vaya acompañado de cualquiera de los siguientes fenómenos:
- Aumento rápido de la temperatura en las viviendas
- Un cambio radical en materia de vibraciones
- Ruidos metálicos o movimiento inestable de la salida
- Presencia de escamas o virutas metálicas visibles en el lubricante
- Pérdida de aceite acompañada de un cambio notable en el ruido
- Humo, olor a quemado o una alarma de seguridad
Detenga el accionamiento siguiendo el procedimiento homologado de la máquina. Aísle la energía mecánica acumulada antes de realizar la inspección. Mantenga las protecciones colocadas durante cualquier medición en funcionamiento y nunca coloque una sonda manual sobre un acoplamiento o un eje en rotación.
Diagnóstico de ruidos en la caja de cambios
Tres comparaciones controladas
Una buena resolución de problemas consiste en cambiar una variable cada vez.
Funcionamiento en vacío y con carga
Mantenga la velocidad y la temperatura lo más constantes posible dentro de los límites que permita la máquina y, a continuación, compare las condiciones aprobadas en vacío y bajo carga. Un aumento considerable dependiente de la carga apunta a efectos relacionados con la fuerza, como el contacto entre los dientes, la sobrecarga, la alineación del eje o de la brida, la deformación de la carcasa, el soporte de salida o la flexibilidad estructural.
Es normal que se produzca un cierto aumento bajo carga. Compara el resultado con los valores de referencia de la caja de cambios y con las condiciones de aceptación del fabricante, en lugar de evaluar el ruido de forma aislada.
Funcionamiento a baja temperatura y con estabilidad térmica
Registra el ruido, las vibraciones y la temperatura de la carcasa tras la puesta en marcha y, de nuevo, una vez que la máquina haya alcanzado un estado repetible y térmicamente estable. Cualquier cambio que se produzca tras el calentamiento puede estar relacionado con la viscosidad del lubricante, la expansión térmica, la fricción de las juntas, la holgura de los rodamientos, la precarga o un desplazamiento en la alineación.
En el caso de una caja de cambios de precisión sellada, se trata de información de diagnóstico, no de una autorización para abrir la unidad o cambiar su lubricante. Sigue las instrucciones de mantenimiento del producto.
Funcionamiento en marcha adelante y marcha atrás
Compare las direcciones de giro únicamente cuando esté permitida la marcha atrás. Un ruido de funcionamiento que dependa de la dirección de giro puede deberse a flancos de los dientes sometidos a cargas diferentes, a la alineación bajo par o a holguras en la conexión de salida. Un impacto que se limite a la marcha atrás también justifica una revisión del perfil de movimiento.
Figura 2. Modifique una condición objetivo cada vez: la carga transmitida, el estado térmico o la dirección del par. Mantenga constantes las demás condiciones de funcionamiento y la configuración de medición.
Diagnóstico de ruidos en la caja de cambios
Asegúrate de que las mediciones sean repetibles
Una grabación realizada con unos auriculares resulta útil cuando un ingeniero que trabaja a distancia necesita percibir el carácter y el ritmo de un sonido. Sin embargo, no constituye una prueba fiable para una comparación cuantitativa en decibelios, ya que los auriculares suelen aplicar ganancia automática, compresión y reducción de ruido.
Para obtener grabaciones acústicas repetibles, mantén sin cambios el micrófono, la distancia, la orientación, el ajuste de ganancia y las condiciones del entorno. Anota la velocidad de funcionamiento, la carga, la dirección y la temperatura de la carcasa en cada grabación.
Las mediciones de vibraciones requieren la misma disciplina:
- Utiliza el mismo punto de medición fijo
- Mantén sin cambios la orientación del sensor radial o axial
- Utiliza el mismo método de montaje del sensor
- Mantén la coherencia en los ajustes de rango de medición, ancho de banda, muestreo y procesamiento
- Registra la velocidad y la carga con los datos de vibración
Un valor aislado en dB o una cifra global de vibración tiene escaso valor diagnóstico sin este contexto. Los datos de tendencias recopilados en condiciones repetibles resultan mucho más útiles.
Diagnóstico de ruidos en la caja de cambios
Anota las pruebas antes de cambiar la máquina
No modifiques al mismo tiempo el lubricante, la alineación, los parámetros del servo y las condiciones de montaje. Es posible que el ruido desaparezca, pero también lo harán las pistas necesarias para identificar la causa.
Registra el modelo de la caja de cambios, la relación de transmisión, el motor, la velocidad de entrada, la carga o el par de funcionamiento, el sentido de giro, la disposición de montaje, la temperatura en frío y en caliente, y el historial de mantenimiento. Añade datos de audio y vibraciones en posiciones fijas, siempre que sea posible. Si se permite la inspección del lubricante, distingue entre los residuos normales de rodaje y las escamas o virutas inusuales, o una tendencia al aumento de residuos de desgaste.
Los manuales generales de reductores industriales son útiles para conocer los principios de resolución de averías, pero no sustituyen a los límites y procedimientos de mantenimiento de un reductor planetario de precisión concreto. Los datos específicos del modelo son los que prevalecen. Cuando sea posible, comprueba la serie y la relación de transmisión exactas consultando el manual del proveedor. documentación del producto.
Diagnóstico de ruidos en la caja de cambios
El sonido reduce el ámbito de la búsqueda; las pruebas identifican la causa
Los chirridos, los zumbidos, los chasquidos y los crujidos son descripciones útiles. Ninguna de ellas constituye un diagnóstico.
Relaciona el ruido con la velocidad, la carga, la temperatura, la dirección y la frecuencia de repetición. A continuación, verifica la posible fuente del ruido con los datos de vibraciones, temperatura, lubricación, alineación e inspección mecánica. Así es como un ingeniero distingue un problema interno de la caja de cambios de un problema relacionado con el motor, el montaje, el control o la carga.
Cuando tú Ponte en contacto con CHIFLY para recibir ayuda con la resolución de problemas, facilite el modelo y la relación de transmisión de la caja de cambios, los datos del motor, la velocidad de funcionamiento, las condiciones de carga, la disposición de montaje y una grabación realizada en condiciones claramente especificadas. Una comparación controlada resulta más útil que una grabación con mayor volumen.
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Referencias
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