Como diagnosticar falhas da caixa de engrenagens industriais?

Industrial caixas de câmbio , também frequentemente chamados de caixas de câmbio de redução, são um tipo de dispositivo de transmissão mecânica amplamente utilizado no campo industrial. As caixas de câmbio industriais alteram principalmente a velocidade e o torque da potência de entrada através da malha de uma série de engrenagens para alcançar o objetivo de reduzir a velocidade e aumentar o torque. Muitos tipos de engrenagens, como engrenagens de esporão, engrenagens helicoidais, engrenagens de chanfro, engrenagens de minhoca etc. que são bem conhecidas na indústria de máquinas pertencem a caixas de engrenagens industriais.

Os principais produtos da SGR, redutores de equipamentos planetários, toroidal Redutores de verme Redutores combinados, redutores cilíndricos de vermes e pequenos motores de redução também são caixas de câmbio industriais. A faixa de aplicação de caixas de câmbio industrial é muito ampla, incluindo fabricação de papel, fabricação de açúcar, cimento, produtos químicos e de borracha.

(1) As principais formas de falha de engrenagem em caixas de engrenagens industriais

Entre as falhas da caixa de velocidades industriais, a mais comum é a falha da engrenagem. As manifestações de falha na engrenagem incluem: quebra de dente, fadiga da superfície dentária, desgaste da superfície do dente, arranhões na superfície do dente, deformação plástica, corrosão química, incorporação de matéria estranha, etc.

A quebra dos dentes é a falha mais séria nas caixas de câmbio industrial. Quando o par de engrenagens está malha e transmissão de movimento, a força de ação da roda de condução e a força de reação da roda acionada atuam nos outros dentes da engrenagem através dos pontos de contato. Quando um dos pontos de contato está localizado na parte superior dos dentes da engrenagem, se subitamente sobrecarregar ou sobrecarregar, é fácil causar quebra de sobrecarga na raiz do dente.

O desgaste da superfície do dente ou os arranhões são outra falha comum das caixas industriais. As possíveis formas de falha incluem: desgaste adesivo, desgaste e arranhões abrasivos, desgaste corrosivo, queimaduras, união da superfície dentária, etc.

A fadiga da superfície do dente inclui principalmente picadas e lascas. A superfície dentária se refere quando a tensão alternada na superfície de trabalho causa rachaduras por micro fadiga e, depois que o lubrificante entra nas rachaduras, o lubrificante nas rachaduras da micro fadiga expande as rachaduras sob alta pressão para formar picadas. Se a fadiga rachar na superfície se fortalecer mais profunda e mais longe, causando uma grande área ou peças grandes de metal, isso é chamado de espalhamento.

Quando a engrenagem da superfície do dente macio transmite muita carga (ou sob grande carga de impacto), é fácil produzir deformação plástica da superfície do dente. Sob a ação do atrito excessivo entre as superfícies dentárias, a tensão de contato da superfície do dente excederá a resistência do cisalhamento do material, e o material da superfície do dente entrará em um estado plástico, causando o fluxo plástico da superfície do dente, formando ranhuras na superfície do dente perto do círculo de inclinação da roda acionada e as bordas do dente na superfície do dente. Às vezes, o "flash" pode aparecer na superfície do dente acionada de certos tipos de engrenagens. Em casos graves, o metal extrudado preenche a lacuna superior, causando vibração grave e até fratura.

（2) Método de análise de falha de engrenagem

Os métodos de análise da falha da engrenagem industrial da caixa de engrenagens incluem principalmente: análise do espectro de potência, análise da banda lateral e análise de banda inversa.

A análise do espectro de potência pode determinar a composição da frequência dos sinais de vibração da engrenagem e a distribuição da energia de vibração em cada componente de frequência. É um importante método de análise de domínio de frequência. Ao aplicar a análise do espectro de potência, a coordenada horizontal do eixo de frequência pode ser linear ou logarítmica. As coordenadas logarítmicas (porcentagem constante de largura de banda) são adequadas para detecção e previsão de generalização de falhas, e a análise do ruído está próxima da resposta do ouvido humano; Mas para sistemas de engrenagem com mais componentes de banda lateral, o uso de coordenadas lineares (largura de banda constante) será mais eficaz.

O método de análise de banda lateral contém uma riqueza de informações sobre falhas de engrenagem. Para extrair as informações da banda lateral, a resolução de frequência deve ser alta o suficiente durante a análise do espectro. No entanto, quando o intervalo entre as linhas espectrais da banda lateral é menor que a resolução de frequência, ou o intervalo entre as linhas espectrais é desigual, a análise da banda lateral é prejudicada.

O método de análise de banda de frequência inversa é uma tecnologia avançada de processamento de sinal baseada na análise de espectro, que é usada para o diagnóstico de falhas. Esse método é para executar uma transformação secundária no espectro do sinal original, ou seja, para executar uma transformação inversa de Fourier no espectro de potência logarítmica do sinal para obter um espectro de frequência inverso no domínio do tempo. Esse método de análise de falhas é adequado para o espectro de vibração de uma caixa de engrenagens com vários pares de engrenagens mesclando ao mesmo tempo, onde várias bandas laterais são distribuídas juntas e não é suficiente para realizar a análise de refinamento de frequência para identificar as características da banda lateral.

Em geral, a falha na caixa de engrenagens tem um grande impacto no equipamento. No mínimo, causará uma diminuição na eficiência da transmissão, precisão reduzida, vida útil reduzida, aumento de ruído e vibração, etc. Na pior das hipóteses, causará tempo de inatividade e interrupção da produção e até causará riscos de segurança, como a ruptura da caixa de câmbio. Portanto, é muito necessário monitorar, diagnosticar e manter a caixa de engrenagens a tempo para evitar a ocorrência de falhas na caixa de engrenagens. (Autor: SGR, Angie Zhang)

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