Vibraciones del eje de transmisión
Hay cinco tipos de vibraciones inducidas por el eje de transmisión que están asociadas con los parámetros de instalación de un eje de transmisión. Vamos a explicarlas todas con la esperanza de que pueda «adelantarse» a un problema antes de que se produzca. Son:
- Vibraciones transversales
- Vibraciones de torsión
- Vibraciones de excitación inercial
- Vibraciones de par secundario, y…
- Vibraciones de velocidad crítica
Vibraciones transversales
Son causadas por desequilibrio.
Todos los ejes de transmisión deben estar equilibrados a sus velocidades de aplicación.
- Piense en esto… ¿cuándo fue la última vez que NO hizo equilibrar sus neumáticos?
- Los ejes de transmisión son pesados…mucho más pesados que un neumático
- Los ejes de transmisión giran mucho más rápido que un neumático.
El sentido común dice que no debemos dudar en equilibrar un objeto que es más pesado y gira más rápido que nuestros neumáticos…sobre todo si existe la posibilidad de que pueda provocar un fallo grave.
Todos los ejes de transmisión deben ser inspeccionados para ver si faltan pesos de equilibrado en cada intervalo de servicio.
Una vibración transversal SIEMPRE ocurre a la velocidad del eje de transmisión, y ocurre una vez por revolución. Si usted experimenta una vibración que es sensible a la velocidad, haga que su equilibrio del eje de transmisión sea revisado en su ubicación más cercana de Machine Service, Inc.
Las vibraciones de torsión
Son causadas por dos cosas:
- El ángulo de funcionamiento de la junta en U en el extremo «motriz» del eje motriz, y…
- La orientación (fase) de los yugos en cada extremo del eje motriz
Una vibración de torsión es una vibración dos veces por revolución.
Una vibración de torsión hará que el eje de transmisión, «aguas abajo» de la junta en U delantera, se «acelere» y «desacelere» dos veces por revolución.
Esto significa que una fuente de alimentación que produce una velocidad constante de 3.000 RPM puede en realidad estar unida a un eje de transmisión que está cambiando de velocidad 6.000 veces por minuto.
La cantidad de ese cambio en la velocidad, llamado la magnitud, o el tamaño del cambio, es proporcional al tamaño del ángulo en el extremo de accionamiento del eje de transmisión, o la cantidad de desalineación entre los yugos en el extremo de accionamiento y conducido de su eje de transmisión.
Las vibraciones de torsión son vibraciones SERIAS
¿Por qué? Porque cuando se varía la velocidad de un eje de transmisión, no sólo se varía el par en todos sus componentes, sino que se varía el par en todos los componentes que están conectados al eje de transmisión El par es CARGA.
Cuando se varía la carga, a razón de dos veces por revolución, se empiezan a doblar los componentes.
Sabe lo que ocurre entonces……lo mismo que ocurre cuando se dobla la tapa de una lata hacia delante y hacia atrás. SE ROMPE.
Aquí tienes otra forma de explicarlo
- Imagina un eje de transmisión que funciona a velocidad constante y que mueve un camión o un gran rodillo en un molino.
El extremo delantero del eje de transmisión está conectado a la fuente de energía y el par que sale de la fuente de energía es bastante constante. - El extremo trasero del eje de transmisión está conectado al eje del camión o al rodillo y ve cargas variables en función del terreno o de la cantidad de trabajo que está realizando.
- Cuando el extremo delantero produce la carga, el extremo trasero la transmite al vehículo o a la aplicación estacionaria y, si todo va bien, esa carga es relativamente constante y está dentro de las capacidades de transporte de par de su eje de transmisión
- Cuando ocurre algo que altera el ángulo de funcionamiento en la junta en U delantera del eje de transmisión, se introduce en la aplicación un cambio de velocidad de dos veces por revolución.
- La parte delantera del eje de transmisión se mantiene constante, pero la parte trasera del eje de transmisión empieza a ver el cambio de velocidad dos veces por revolución, y siempre está jugando a «ponerse al día» con la parte delantera.
- Esto provoca una «torsión» dos veces por revolución en el eje de transmisión
- Se introduce un momento de «flexión» dos veces por revolución en las soldaduras del eje de transmisión, las estrías de deslizamiento, las juntas en U y en todos los componentes conectados en la aplicación.
- En efecto, usted realiza una prueba de fatiga por torsión en el eje de transmisión y en todo lo que se utiliza para fijarlo a su aplicación.
- Los fabricantes de ejes de transmisión realizan pruebas de fatiga en los componentes y soldaduras de sus ejes de transmisión haciendo lo mismo en sus laboratorios de pruebas. Mantienen un extremo del eje de transmisión inmóvil y enganchan el otro extremo a un actuador giratorio. Entonces lo hacen girar hasta que falla.
- Si tiene un problema de vibración torsional experimentará soldaduras del tubo del eje de transmisión que se rompen, estrías que se desgastan prematuramente y tuercas y tornillos que comienzan a aflojarse.
- También comenzará a experimentar vibraciones.
- Si observa un fallo con este aspecto, debe sospechar que se trata de un problema de vibración torsional.
Cuando se ensambla un eje de transmisión, sus componentes internos suelen consistir en un yugo de deslizamiento en un extremo y un yugo de tubo en el otro, y normalmente se ensamblan uno en relación con el otro. Esto se llama FASE.
La mayoría de los ejes de transmisión se ensamblan con sus yugos en línea, o «EN FASE».
La fase afecta a las vibraciones de torsión
Un eje de transmisión que está «en fase» y tiene los ángulos de funcionamiento correctos en el extremo de transmisión del eje no crea una vibración de torsión.
Los ejes de transmisión que NO están en fase vibrarán con la misma vibración de dos veces por revolución que un eje de transmisión con ángulos de funcionamiento incorrectos.
La forma más fácil de asegurarse de que su eje de transmisión está en su fase correcta es marcar el tubo y el yugo de deslizamiento cada vez que lo desmonte para que pueda volver a ponerlo en su orientación original cuando lo vuelva a montar.Volver a montar un eje de transmisión fuera de fase es la causa nº 1 de vibración torsional que «aparece de repente» en su aplicación. Si sospecha que su eje de transmisión no está en fase, llévelo al Servicio de Máquinas más cercano para que lo inspeccionen.
¿Cómo puede asegurarse de que la aplicación de su eje de transmisión no creará una vibración de torsión?
- Asegúrese de que el ángulo de funcionamiento en la parte delantera de su eje de transmisión y el ángulo de funcionamiento en la parte trasera de su eje de transmisión son menores de tres grados y son iguales dentro de un grado. Asegúrese de que estos ángulos son correctos. Gire el piñón si el problema está en un vehículo. Calce el extremo motriz o el extremo conducido si la aplicación es estacionaria. Corregir los problemas de vibración torsional no es una ciencia espacial. Para asegurarse de que la vibración torsional no entra en su sistema de transmisión, haga que los ángulos en cada extremo del eje de transmisión sean iguales entre sí para cancelar la vibración torsional. Sin embargo, la vibración seguirá existiendo si los ángulos son demasiado grandes… así que haga lo necesario para que los ángulos de operación sean pequeños.
Vibraciones de excitación inercial
- Las vibraciones inerciales también son causadas por el ángulo de operación en el extremo de la transmisión de su eje motriz.
- Las vibraciones inerciales se crean cuando se empieza a cambiar la velocidad de un eje motriz PESADO.
- Las vibraciones de inercia también crean flexión en los componentes de fijación del eje de transmisión.
- Sólo hay UNA FORMA de controlar una vibración de inercia… Asegúrese siempre de que el ángulo de funcionamiento en el extremo de transmisión de su eje de transmisión es inferior a TRES grados.
- Un ángulo grande, incluso si es un ángulo «igual», seguirá causando problemas de inercia.
Vibraciones de par secundario
- Las vibraciones de par secundario también son causadas por el ángulo de funcionamiento en el extremo de accionamiento de su eje motriz.
- Cada junta en U que funciona en ángulo crea una carga de par secundario que atraviesa la línea central del eje motriz.
Vibraciones de velocidad crítica
La velocidad crítica se produce cuando un eje de transmisión gira demasiado rápido para su longitud.
Es una función de su velocidad de rotación y de su masa y es el número de revoluciones por minuto en el que un eje de transmisión comienza a doblarse fuera de su línea central de rotación normal.
Cuando un eje de transmisión se dobla, hace dos cosas:
- Se acorta. Si se acorta lo suficiente, puede salirse de su deslizamiento y caer al suelo o a la tierra.
- Empieza a «azotar» hacia arriba y hacia abajo o hacia adelante y hacia atrás como una cuerda de saltar. Si se bate lo suficiente, se fracturará en el centro del tubo.
CUIDADO: Si alguna vez ve un eje de transmisión con un tubo doblado y fracturado, no lo sustituya por un eje de transmisión nuevo de la misma construcción. Puede volver a fallar. Póngase en contacto con el servicio técnico de la máquina inmediatamente.
- Cualquier eje de transmisión, independientemente de su longitud y masa, tiene una velocidad crítica.
Cuanto más corto sea el eje de transmisión, mayor será su velocidad crítica.
A la inversa… cuanto más largo sea un eje de transmisión, menor será su velocidad crítica. - Recuerde esto: Cuando un eje de transmisión funciona a su velocidad crítica, SIEMPRE FALLA, y el fallo es SIEMPRE CATASTROFICO.
- Los ingenieros de servicio de máquinas SIEMPRE calcularán la velocidad crítica de cualquier eje de transmisión que fabriquen.
- Los ingenieros de Machine Service SIEMPRE se asegurarán de que los ejes de transmisión instalados o «especificados» por Machine Service NUNCA fallarán debido a la velocidad crítica.
- Si usted se dedica a reparar o modificar ejes de transmisión, NUNCA alargue NINGÚN eje de transmisión, en NINGUNA aplicación, sin ponerse en contacto con el departamento de ingeniería de Machine Service.