Fallo de diseño en engranajes cónicos. (Valoración de 5.00 sobre 5, resultante de 1 votos)

Cuestiones relativas a máquinas, motores, piezas, componentes, tecnologías de fabricación, etc.
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#225523
Aqui tenemos un gran problema que nos ha surjido en mi taller. Es un grupo conico que ya han reformado de fabrica y sigue rompiendolo cada pocas horas de trabajo. El primero que fabricaron con 25 dientes de corona rompia aproximadamente cada 250 horas de trabajo el siguiente de 22 dientes y diente mas gordo ha aguantado 400 horas, el problema es que la caja que los alverga es la que es y no se pueden poner de mas diametro. Yo ya he echo alguno modificado por mi dandole radios en los fondos aumentandole el angulo de ataque etc, y van puestos todavia. La verdad, no sé que horas llevan ni si se romperan, Alguna idea? Adjunto archivos graficos, Uno de ellos el grupo modificado y el otro la primera corona de fabrica. Los modificados por mi no he podido fotografiarlos porque van montados. Saludos peña.
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#225526
Decir tambien que la corona tiene aproximadamente 220mm de exterior, el piñon unos 120 y se han fabricado en F-154 las mias. Y las de fabrica corona en F-152 y piñon en F-158. Saludos.
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#225578
Bah!!! Eso JCas te lo resuelve en una servilleta mientras se toma el donuts desayunando en la cafetera del taller :mira
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#225583
JORDIM escribió:Bah!!! Eso JCas te lo resuelve en una servilleta mientras se toma el donuts desayunando en la cafetera del taller :mira

:nono2 :nono2 :nono2

Yo de engranajes cónicos ando muy, muy verde. Pero bueno, algo se puede comentar.

Lo primero, me llama la atención que en el piñón de abajo hay un diente de cada 5 roto. Es curiosa la repetitividad. Además, todas las roturas tienen una pinta de enganchón impresionante. No parecen rotas por fatiga, aunque con la calidad de la foto es muy difícil apreciarlo, sino de un sólo golpe. Habría que mirar bien en la base de los otros dientes a ver si aparecen signos de fisuras, aunque a mi me parece que no saldrá ninguna. Puede ser un problema en el funcionamiento del equipo, quizás habría que empezar por ver si tiene de cuando en cuando golpes en su funcionamiento.

Si no existe golpeteo o es difícil quitarlo, tiene mala solución desde el punto de vista del engrane, pues no es un poco lo que hay que reforzarlo, sino bastante. Normalmente, con subir un poco el módulo o el ancho de engrane debería ser suficiente pero creo que ya estás en el límite en ambos. La rotura parece tremendamente frágil, lo que puede indicar un problema en el tratamiento. Desde luego, cambiar la curva del pie del diente donde ya no engrana puede reforzarlo, pero como dije, no sé lo suficiente de engranajes cónicos como para mojarme. En engranajes rectos te diría que subieses el desplazamiento, pero aquí no sé como va.

Cuando dices que tienes esos materiales, ¿con qué tratamiento los tienes?

Supongo que no los habrás templado completamente. Esas piezas requieren templado superficial y por el tipo de rotura (frágil) parece que la penetración del temple es total. Siempre que se trabaja con engranajes, sean del tipo que sea, conviene tener el alma del material blando y la dureza sólo en la superficie. Te recomendaría como tratamiento llevarlas a carbonitrurar o, si el módulo es mayor que 3, a nitrurar. Ojo que no te varíen las dimensiones sobretodo en el eje estriado con la nitruración. En el caso de la rueda, si ves que el piñón sufre desgaste, plantéate el sursulf.

Con respecto a los materiales. Fíjate que yo hablo de materiales blandos en el alma. Realmente lo que se busca es que no sean frágiles. A veces, interesa más un material como el F212 y tratar superficialmente que un material muy duro (tu caso, con una rotura tan frágil, podría ser un ejemplo). Hay un material fantástico para engranajes llamado ETG88 (nomenclatura creo que belga, aunque lo encontrarás como ETG). Puedes encontrar algo similar por su nomenclatura francesa (45MF6.3). Es de fácil mecanización (mejor el ETG) y sus características para engranajes son buenísimas, especialmente con tratamiento superficial. No es barato, pero si tienes problemas te puede salvar la papeleta y al final te sale rentable. De lo que no estoy seguro es de que lo haya en tus diámetros, pero si lo hay plantéatelo.
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#225602
Son todos cementados, en teoria, estos materiales se quedan todos blandos en el nucleo despues de cementados, y dan resistencias muy elevadas de hasta 120 kg/mm2, ya con el tema del cementado no se si estaran pasadas las de fabrica. En efecto esta maquina puede sufrir golpes ocasionales. Lo que tambien me sorprende esque lleva mas engranajes y ejes que forman parte de la cadena cinematica y nunca se han roto, cosa que me sorprende porque viene a romperse el mas caro y complicado de cambiar, yo huviese optado por debilitar otra parte de la cadena cinematica mas asequible. El grupo que yo he fabricado, lo he ajustado mucho en los fondos de los dientes (casi se tocan cabeza y fondo) y se han dado radios generosos en el fondo del diente, se ha aumentado mucho la tension sobre la superficie del diente por el cambio de angulo de ataque, pero es algo que no me preocupa porque todavia no he visto ninguno desgastado en los flancos. A que te refieres cuando dices subir el desplazamiento?
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#225607
Los engranajes se pueden tallar a cero o con desplazamiento en el dentado. Esto es, alejando la fresa de su posición natural de forma que el diente se hace más cuadrado, el ángulo de ataque aumenta y la resistencia aumenta. Si el desplazamiento es negativo se consigue el efecto contrario, pero suele hacer menos ruido y funcionar de forma más suave. En engranajes paralelos es muy sencillo si se hace con fresa madre. En cónicos no te puedo decir porque no los trabajo, aunque sé que se puede hacer también. No me preguntes como que no sé responderte, aunque supongo que será simplemente alejando la fresa un poco. Intenta conseguir una demo de un programa tipo Kisssoft o, incluso, el gearcalc o el Mitcalc que posiblemente te valgan para hacer un cálculo por encima de este tipo de engranajes. Comprobarás que te puede producir un incremento de los deslizamientos o una variación importante, pero eso no debe preocuparte demasiado. Sólo debe preocuparte si tienes algún deslizamiento negativo, cosa que debes evitar a toda costa.

Por cierto, lo que has hecho desde luego provocará más resistencia en el pie del diente, sin dudarlo. También he visto que no aparecen problemas de desgaste en el flanco del diente, por lo que no es algo que deba preocuparte por ahora (mientras no te pases demasiado).
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#225613
Muchas gracias lo llevare en cuenta, para los proximos que vengan, no se trabajar con estos programas de simulacion que me comentas, solo puedo hacer lo que la intuicion y varios años de experiencia en mejorar cosas que se rompen me han dado, espero que los proximos que me manden me los manden para montarlos tambien, pues cuando lo hago yo estoy seguro de que el engrane es bueno y el ajuste entre ellos el minimo. Un saludo a seguir trabajando por este foro.
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#225614
Como parece rotura fragil, podrías plantear hacerlo cónico, con lo que siempre tendrás mas de un diente en contacto y podrías eliminar algún efecto de "golpeo" al cambiar de diente a diente.

Y por otro lado, entiendo que tienes perfectamente controlado el tema holguras y no hay interferencia cuando aquello se calienta, no?

Saludos,

Luis

PD: aunque no me hagas mucho caso, que con la racha que llevo lo mismo se te quema la fábrica... :cabezazo
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#225639
LuisM escribió:Como parece rotura fragil, podrías plantear hacerlo cónico, con lo que siempre tendrás mas de un diente en contacto y podrías eliminar algún efecto de "golpeo" al cambiar de diente a diente.

Y por otro lado, entiendo que tienes perfectamente controlado el tema holguras y no hay interferencia cuando aquello se calienta, no?

Saludos,

Luis

PD: aunque no me hagas mucho caso, que con la racha que llevo lo mismo se te quema la fábrica... :cabezazo


Luís, supongo que has querido decir helicoidal, ¿cierto? ;) :brindis

Mi pequeña y humilde aportación: yo creo que JCas ha puesto el dedo en la yaga cuando ha comentado lo de que resulta "curioso" que rompan de forma frágil en la base 1 de cada 4 dientes, eso huele a cargas de impacto (como ha dicho J), habría que estudiar el ciclo de trabajo de la máquina y tampoco descartaría temas de equilibrado de los ejes, no sea que por mala alineación tengas una carga pulsante (aunque esto habitualmente daría una rotura por fatiga y por la imagen no parece que sea el caso), pero sí que podría dar lugar a una sobrecarga en unos determinados pares de dientes.


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Me está encantando este hilo, es una auténtica gozada, cómo me recuerda mis años mozos en esto de la ingeniería mecánica :mrgreen: (lástima que ahora me dedique a otras áreas de la técnica :cry: )

Por favor, seguid, seguid Imagen
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#225647
Si, quise decir helicoidal... que entre amperios iberdrolos cojinetes,depuradoras y suputamad*e ya no se ni como me llamo...
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#225654
curiosa la repetitividad sobre todo cuando el piñon tiene 13 dientes con lo cual es primo y no se presta facilmente a tanta regularidad.....
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#225666
arquimedes escribió:curiosa la repetitividad sobre todo cuando el piñon tiene 13 dientes con lo cual es primo y no se presta facilmente a tanta regularidad.....

:nono2 :nono2

El primer piñón que tenía era de 25 dientes y rompía uno de cada 5 dientes (última foto). La repetitividad era bastante clara.
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#225668
la rueda (el grande era de 25) en eso estoy de acuerdo pero el piñon (el chico) es de 13 significa que el esfuerzo significa que el esfuerzo viene de la rueda al piñon pues se aprecia regularidad (el esfuerzo es pulsante cada cierto numero de grado), pues si fuera al reves del piñon a la rueda la repetitividad seria igualmente cada cierto numero de grados del piñón, pero que no sería repetitivo en la rueda eso es lo que he querido decir.
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#225681
arquimedes escribió:la rueda (el grande era de 25) en eso estoy de acuerdo pero el piñon (el chico) es de 13 significa que el esfuerzo significa que el esfuerzo viene de la rueda al piñon pues se aprecia regularidad (el esfuerzo es pulsante cada cierto numero de grado), pues si fuera al reves del piñon a la rueda la repetitividad seria igualmente cada cierto numero de grados del piñón, pero que no sería repetitivo en la rueda eso es lo que he querido decir.

De verdad Arquímedes, a veces no te entiendo nada, aunque intuyo lo que quieres decir y, lo primero tienes razón, es la rueda la que tenía 25 dientes.

Es curioso que haya repetitividad en la rueda, y lo es porque indica que hay una fuerza repetitiva. Que dicha fuerza se repita 5 veces en la rueda implicaría que después de la misma hay una multiplicación en la relación o que la repetitividad viene de antes, cosa que me parece algo más probable.

Noustante, es probable que la rotura se dé en coincidencia con un piñón roto en el piñón. No sé cuantos dientes tenía el piñón correspondiente, pero si fuesen 15 no me sorprendería en absoluto. Incluso podría ser que fuesen 16 si el piñón tuviese completamente sesgado el piñón, aunque me parecería algo más raro (¿he acertado Sr. tor_nero?).

En realidad tenemos tres problemas diferentes. Repetitividad en el esfuerzo en la rueda, que nos obligará a comprobar qué pasa detrás de la misma y, sobretodo, por qué se repite dicho esfuerzo. Repetitividad en el esfuerzo sobre el piñón, por lo que habría que comprobar sobretodo desalineaciones y rotura del diente del piñón que nos provoca repetitividad en la rotura de la rueda, en cuyo caso tendríamos un fuerte esfuerzo continuado en la salida, además de un buen pico de par. Son problemas diferentes completamente.

Edito, rotura repetitiva en la rueda podría darse si tuviésemos, por ejemplo, dicha rueda conectada, por ejemplo, a una máquina herramienta que tuviese cinco filos por cada vuelta que da la rueda. Eso sería repetitividad en la rueda sin entrar en los casos anteriores.

¿para qué se usa la máquina?
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#225697
saludos, jcas

voy a intentar explicarme

si el esfuerzo responsable de la sobre carga está en la rueda, si habrá repetitividad al parecer cada 72º mecanicos y como todo el piñon (y por tanto cada diente) es mas resistente que los de la rueda pues romperá esta cuando el diente de la rueda coincidente con el sobreesfuerzo engrane con cualquiera de los del piñon.
Si el esfuerzo/sobrecarga, etc es producido en el piñon, seguirá rompiendose la rueda por ser mas debil, pero la repetitividad en la entrada (piñon) al ser primo se rompe y no se traslada a la rueda, por ejemplo rompiendose en la primera vuelta en el diente 1, la siguiente en el 14, la siguiente en el 27 (que sería en el 2) y así sucesivamente, lo cual no lleva a intuir que el problema está mas de lo que esté acoplado a la rueda que de lo que este acoplado al piñon...
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