Por que é que a minha caixa de velocidades está a aquecer cada vez mais? Causas e primeiras verificações

A caixa de velocidades está a aquecer? Um guia prático sobre o aumento da temperatura, as alterações nas condições de funcionamento e as primeiras verificações a efetuar.

A caixa de velocidades costumava funcionar a uma temperatura constante. Agora, fica mais quente durante o mesmo turno. Antes de a substituir ou de mudar o lubrificante, determine o que mudou.

Um ciclo de produção mais curto, uma carga útil mais pesada ou um fluxo de ar reduzido podem alterar a temperatura de uma caixa de velocidades planetária. O calor também pode provir do motor ou de equipamento nas proximidades. É possível que haja desgaste interno ou problemas de lubrificação, mas a temperatura da caixa, por si só, não permite determinar qual das explicações está correta.

A primeira pergunta útil é:

Em que condições de velocidade, carga e temperatura ambiente é que se verifica o aumento da temperatura, e este acaba por estabilizar?

Comece por analisar os valores comparáveis e os limites de funcionamento específicos da caixa de velocidades em questão. Em seguida, aproveite o momento da substituição para decidir o que deve ser inspecionado.

Aumento normal da temperatura da caixa de velocidades e sobreaquecimento

Uma caixa de velocidades aquece normalmente após o arranque. O engate das engrenagens, os rolamentos, as juntas e o movimento do lubrificante geram perdas que se transformam em calor. O calor é dissipado através da caixa, da estrutura da máquina ligada e do ar circundante.

Em condições de funcionamento estáveis, a temperatura deverá aproximar-se de um equilíbrio. Num eixo intermitente, um ciclo de produção repetitivo pode produzir um padrão de temperatura repetível, em vez de uma leitura constante.

Uma leitura estável não garante, por si só, um funcionamento aceitável. Compare-o com os limites de temperatura e as condições de funcionamento do modelo, lubrificante e configuração selecionados.

Verifique também se as temperaturas elevadas exigem uma redução da potência nominal, como, por exemplo, uma redução da carga permitida. O manual de operação da Neugart instrui explicitamente os utilizadores a verificarem se os dados de desempenho devem ser reduzidos à medida que a temperatura da caixa de engrenagens aumenta. Trata-se de orientações específicas do fabricante, não de um limite comum para todas as caixas de engrenagens planetárias. Manual de instruções da Neugart, página 22

Uma leitura abaixo do limite permitido pode, ainda assim, justificar uma investigação se for significativamente superior ao valor de referência estabelecido para a máquina em condições comparáveis. Essa variação constitui um motivo para proceder a uma inspeção, mas não é prova de uma avaria interna.

Confirme a medição antes de procurar uma avaria

A Touch não consegue determinar se uma caixa de velocidades está a funcionar dentro das especificações. Utilize o local e o método de medição recomendados pelo fabricante e verifique se o limite indicado se refere à caixa, ao lubrificante ou à temperatura ambiente.

Registe estes dados em cada leitura:

• O ponto de medição na caixa
• Instrumento, método e parâmetros relevantes
• Temperatura ambiente local
• Velocidade de entrada e carga ou binário
• Ciclo de funcionamento e tempo decorrido desde o arranque

Comparar uma leitura efetuada pouco depois do arranque com outra efetuada após várias horas de produção pode criar uma tendência enganadora. O mesmo se aplica à alteração do ponto de medição ou do instrumento.

As medições por infravermelhos requerem um cuidado especial em metais expostos. As definições de emissividade, o estado da superfície e o calor refletido por equipamentos próximos podem afetar o resultado. A FLIR explica que as superfícies polidas de baixa emissividade podem refletir a radiação térmica circundante, levando o instrumento a indicar uma temperatura aparente que difere da temperatura do alvo. FLIR: Como a emissividade afeta a imagem térmica

Utilize o padrão de temperatura para selecionar as primeiras verificações

O momento em que se verifica o aumento pode ajudar a delimitar a investigação. Uma caixa de velocidades que ficou mais quente após uma mudança de ciclo apresenta um ponto de partida diferente daquela que aquece rapidamente, acompanhada de novos ruídos e fugas.

Confirme a consistência das medições e as condições de arrefecimento antes de avançar para as verificações mecânicas detalhadas. A temperatura, por si só, não permite determinar se a alteração foi causada pelas engrenagens, pelos rolamentos, pelo lubrificante ou pela instalação.

Verifique as alterações na carga, na velocidade e no ciclo de trabalho

A máquina pode continuar a fabricar a mesma peça, embora exija mais da sua transmissão.

Um ciclo mais curto pode reduzir o tempo de inatividade. Uma velocidade mais elevada ou uma carga útil mais pesada podem alterar a exigência operacional. Uma correia mais apertada, uma guia encravada ou uma maior resistência do processo podem aumentar a carga sem alterar o movimento programado.

Analise o histórico de produção:

• A velocidade de entrada, a aceleração ou a frequência do ciclo aumentaram?
• A carga útil ou a força do processo alteraram-se?
• O mecanismo de acionamento ficou mais difícil de mover?
• A manutenção alterou a tensão, o alinhamento ou a fixação da correia?
• A máquina está a funcionar durante períodos mais longos entre paragens?

Utilize o perfil de movimento revisto para avaliar a adequação mecânica e térmica da caixa de velocidades. O simples cumprimento do requisito de binário máximo não garante, por si só, que a caixa de velocidades seja adequada para um funcionamento contínuo à nova frequência de ciclo.

Verificar o sistema de refrigeração e as fontes de calor externas

Uma nova caixa de proteção, um fluxo de ar obstruído ou um ambiente local mais quente podem reduzir a dissipação de calor. Verifique a área em redor da caixa de velocidades, em vez de se basear apenas na temperatura ambiente registada noutros locais da fábrica.

A disposição de montagem também é importante, pois proporciona uma via para a entrada de calor na estrutura da máquina. O calor pode ser transferido do motor através da ligação de entrada.

O guia de resolução de problemas da Neugart inclui a dissipação inadequada de calor, a transferência de calor do motor e a formação de depósitos entre os fatores a analisar quando a temperatura de funcionamento é demasiado elevada. Utilize estes pontos como orientações de inspeção, seguindo sempre as instruções relativas à caixa de velocidades instalada. Manual de utilização da Neugart, página 26

Sempre que possível, registe as temperaturas da caixa de velocidades, do motor e do ambiente local durante o mesmo período.

A caixa de velocidades aqueceu por si só, ou será que o motor e o ar à sua volta também ficaram mais quentes?

Esta comparação pode ajudar a identificar a alteração. No entanto, não prova qual é a origem sem uma análise mais aprofundada.

Verificar a lubrificação sem adicionar mais lubrificante por predefinição

Adicionar lubrificante não é uma primeira medida fiável em caso de sobreaquecimento da caixa de velocidades.

Uma quantidade insuficiente de lubrificante ou um produto inadequado pode comprometer a lubrificação. O excesso de lubrificante pode aumentar a resistência e o aquecimento. No caso dos rolamentos, a SKF descreve como o excesso de massa lubrificante pode prolongar a agitação e aumentar as perdas por atrito e a temperatura. Isso justifica a verificação da quantidade especificada, em vez de se partir do princípio de que todas as caixas de velocidades quentes estão com excesso de lubrificante. SKF: Mecanismos de lubrificação com massa lubrificante em sistemas de rolamentos

No caso de uma caixa de velocidades de precisão lubrificada de fábrica, siga as instruções de manutenção. Não abra a unidade, não adicione lubrificante nem o substitua, a menos que o procedimento de manutenção especificado o permita.

Se a caixa de velocidades estiver em condições de funcionamento, verifique, juntamente com pessoal qualificado, o lubrificante aprovado, a quantidade, o histórico de manutenção e se existem indícios de fugas ou contaminação.

Decida quando parar e investigar

Caso a temperatura permitida seja excedida, siga as instruções do fabricante.

Um aumento rápido e inexplicável, um ruído mecânico anormal, vibrações intensas ou fugas significativas também justificam a paragem da máquina, de acordo com o procedimento de paragem, e a realização de uma investigação antes do reinício.

Não se deve continuar a utilizar uma máquina que se encontra em mau estado apenas para obter um registo de temperatura mais prolongado.

Para um aumento gradual sem uma condição de paragem imediata, registe as condições de funcionamento e investigue uma causa possível de cada vez. Após a intervenção corretiva, repita as medições nos mesmos pontos, utilizando o mesmo método e condições de funcionamento comparáveis. Compare o padrão de temperatura ao longo de um período de funcionamento representativo.

Perguntas frequentes

A que temperatura se considera que uma caixa de velocidades planetária está demasiado quente?

Não existe um valor universal. Utilize o limite específico para o modelo, lubrificante e configuração em questão, confirme qual a temperatura que está a ser medida e verifique se existem requisitos de redução da potência nominal.

O facto de a caixa de velocidades estar mais quente significa que os rolamentos estão a falhar?

Não necessariamente. A temperatura pode variar em função da carga, da velocidade, da refrigeração, do calor do motor ou das condições de medição. O estado dos rolamentos é um dos aspetos a inspecionar, sempre que haja indícios que o justifiquem.

Devo adicionar lubrificante se a caixa de velocidades ficar quente?

Siga primeiro as instruções de manutenção do produto. Uma caixa de velocidades lubrificada de fábrica pode não permitir a relubrificação no local, e adicionar mais lubrificante pode aumentar a resistência em vez de resolver o problema.

Entre em contacto com a CHIFLY para obter os detalhes operacionais

Ao solicitar assistência para a resolução de problemas relacionados com a temperatura, inclua:

• Modelo, relação de transmissão e configuração da caixa de velocidades
• Leituras de temperatura, pontos de medição e instrumentos
• Temperatura ambiente local e tempo decorrido desde o arranque
• Dados do motor, velocidade de entrada, carga e ciclo de funcionamento
• Disposição de montagem e alterações recentes na manutenção ou na produção
• Qualquer ruído, vibração ou fuga associados

Diga-nos quando é que a alteração surgiu pela primeira vez e se a temperatura acaba por estabilizar. Estes detalhes ajudam a nossa equipa de engenharia a analisar a caixa de velocidades no contexto da máquina.

Referências

• Neugart: Manual de Utilização da Caixa de Velocidades, orientações para a colocação em funcionamento e resolução de problemas
• FLIR: De que forma a emissividade afeta a imagem térmica?
• SKF Evolution: Mecanismos de lubrificação com massa nos sistemas de rolamentos