Este documento analiza los engranajes, incluyendo su función, estructura, operación, problemas comunes y análisis de fallas. Explica que los engranajes transmiten fuerza y cambian la dirección, velocidad o par del movimiento. Describe los diferentes tipos de engranajes y cómo se construyen. También analiza los desgastes, fracturas y problemas que pueden ocurrir debido a sobrecargas, temperaturas elevadas, contaminación, corrosión, deformación plástica u otros factores. El documento provee una guía para identificar las caus

1. Análisis de Fallas
Aplicación en
ENGRANAJES

2. En esta sección estudiaremos :
Función
Estructura
Operación , cargas desgastes y fracturas
Problemas con los Engranajes

3. Función de un engranaje
• Transmitir fuerzas
• Cambiar de dirección y/o ángulo de
movimiento
• Cambiar de velocidad de rotación
• Cambiar de magnitud de par

4. .Engranaje conductor
.Engranaje conducido
.Relación de transmisión
.Mando directo,
invertimos la dirección
de rotación
.Velocidades variables
variando el Nºde dientes
y diámetros

7. Estructura
Construcción de los engranajes
• Forjado
• Fundido
• Sinterizado
• Por corte de metal

8. Metales forjados:
Poseen las líneas de
flujo paralelas a la
superficie
Estos engranajes
son las mas
resistentes,
aplicaciones de
mayor capacidad

9. Tipos de engranajes
• Engranajes rectos
• Engranajes helicoidales
• Engranajes cónicos
• Tornillos sin fin

10. .Los dientes están
paralelo al eje
.Los dientes hacen
contacto lineal y paralelo
.Dientes externos e
internos
.No existe cargas axiales

11. Durante la operación del engranaje recto
regularmente un solo diente está
transmitiendo toda la carga
Además al cambiar el diente de contacto
se produce un salto (golpe)

12. Engranajes cónicos de dientes rectos
.Dientes en forma
de cuña
.Talón y Punta
.Funcionamiento
similar a los
engranajes rectos

13. .Estos engranajes
transmiten
movimiento entre
ejes no paralelos
. Uno de los dientes
está soportando
toda la carga
.Desarrollan bajos
juegos axiales

14. En este caso, dos o mas
dientes comparten la carga
.Mas silenciosos
.Desarrollan mayores
cargas axiales
.Existe mayor deslizamiento
de superficies

15. Addendum,
Dedendum: existe
deslizamiento y
rodadura
Línea de paso:
existe solo
rodadura

16. Posicionamiento de
con la corona con
respecto a la
corona de otro
engranaje

17. Este juego compensa:
.las variaciones de
lubricación
.pequeñas desviaciones
del perfil del diente
.deflexión del diente bajo
carga
.excentricidad del diente
.deformaciones térmicas.

18. Operación
• Superficies rodando
• Superficies en deslizamiento
• Superficies en deformación plástica
• Lubricación critica, cargas cíclicas en
cada diente

19. Tracción y compresión del en
el filete (radio)

20. Deformación elástica de la cara
La cara del
diente también
sufre
deformación
elástica en las
zonas de
deslizamiento y
rodadura,
¿qué podría
ocurrir si las
cargas son
elevadas?

21. Durante el contacto
inicial los dientes
están sometidos a
deslizamiento y
rodadura

22. Cuando las líneas
de paso de los
dientes están en
contacto solo hay
rodadura

23. Después de las
líneas de paso
aparece
nuevamente el
deslizamiento

24. La banda de contacto entre
superficies aumenta con la carga

25. Cargas axiales del engranaje,
debido a la forma del diente

26. Los dientes se
deforman bajo
cargas
Las grietas
comienzan en la
zona de tracción
Deflexión del diente
Deflexión simple
Deflexión inversa

27. Juego entre dientes
Desalineaciones
Espacio
Perfil irregular
Deflexiones por carga
Dilatación térmica
Escasa lubricación

28. Lubricación del Engranaje
El aceite lubricante debe:
•Lubricar las superficies
•Disipar el calor generado
•Limpiar las superficies

29. Condiciones adversas
Las sobre cargas,
Las temperaturas elevadas,
y Las velocidades,
pueden causar la penetración del
diente en la película lubricante

30. Lubricación adecuada
•Película lubricante como capa límite
•Capa hidrodinámica
Los dientes necesitan de estas capas
para la correcta lubricación y operación
del engranaje

31. Capa Límite
El aceite se aglutina en las cavidades de
la superficie

32. Capa Hidrodinámica
Flujo de aceite entre los dientes

33. Capa Hidrodinámica
Lubricación elasto-hidrodinámica
Durante las altas cargas
y velocidades extremas,
la película lubricante
actúa como cuña
hidráulica adoptando la
forma de la deformación
elástica de la superficie

34. Equilibrio de temperatura
El aceite lubricante actúa como liquido refrigerante
Cuando la temperatura del ambiente (caja) se iguala
a la temperatura del aceite en contacto con las caras,
finaliza la transferencia de calor, el aceite se desintegra

35. La baja viscosidad reduce la capacidad de
carga del aceite

36. El aceite se oxidará
El aceite se evapora
El aceite se solidifica
Resultados de alta temperatura del aceite
El aceite se desintegra y se produce
desgaste por adherencia

37. En la medida que el
engranaje trabaja
las marcas del
fresado
desaparecen, y la
cara presentará un
aspecto pulido

38. Las superficie
pueden quedar
tan pulidas con
apariencia de
espejo

39. Estas marcas se
generaron durante
el fresado del
diente, no son
profundas como
para producir
concentrador de
esfuerzo

40. El escamado
nace a partir de
una pequeña
capa quebradiza
creada durante
el nitrurizado,
condición
normal

41. Escamado muy
grande puede
causar
Escarchado , si
no se eliminan
las causas que
la generan esto
podría provocar
picaduras en el
futuro

42. Por lo general cuando existen ruidos estos pueden
ser causados por :
•Montajes y ajustes incorrectos
•Cargas incorrectas
•Desgastes abrasivo
•Desgaste por adherencia, corrosión
•Deformación plástica
•Fatiga por contacto
•Fracturas
Ruidos

43. Al estudiar desgastes anormales no nos olvidemos
de buscar y encontrar en el lugar de trabajo del
componente condiciones inadecuadas, recuerde que
durante el desmontaje podemos perder evidencias como
desalineamiento, sobre cargas o simplemente mal
ensamblado,
Evidencias que nos servirán durante el análisis de
desgastes anormales en caras de los dientes

44. Contactos entre dientes deseados

45. Mala alineación puede causar desgaste
en un extremo de las caras

46. Desgaste en la parte superior de la
línea de paso

47. Desgaste en la parte inferior de la
línea de paso

48. Cuando existe
desgaste, este se
logra apreciar
sobre y bajo la
línea de paso
Si solo existe
rodadura, el
desgaste es
menor

49. Desgaste abrasivo
Es el desgaste mas común de engranajes,
•Si las partículas son pequeñas se produce
pulido y ralladuras fina,
•Si las partículas son grandes, el rayado es
profundo, habrá también escoloración y mallado

50. Cuando existe
contaminación
fina en el aceite,
la superficies
toman
apariencia de
espejo

51. Las partículas
abrasivas mas
grandes pueden
producir rayado
visible en la cara
del engranaje

52. Los cortes por
abrasión son mas
fuertes sobre y
bajo la línea de
paso, (en la zona
de deslizamiento)

53. En la medida
que la abrasión
afecta la
superficie , el
daño se acentúa

54. Cuando la capa de
cementado se
pierde, el núcleo
queda descubierto y
propenso a fracturas
por cargas normales

55. Algunas veces
las piezas
conjuntas al
engranaje
sufre daños por
las mismas
partículas
abrasivas

56. Desgaste por Adherencia
Velocidad + carga + deslizamiento = CALOR
CALOR= oxido , evaporación y desintegración
del aceite
Roce con metales y
temperatura
Soldadura y
ranuras

57. En la medida que
un rayado
aumenta
comienza a existir
las primeras
indicio de
adherencia

58. Si el desgaste
continua, la
adherencia
comienza a
afectar la línea de
paso

59. En la medida que el
desgaste avanza, el
juego entre dientes
aumenta,
Note como se
encuentra la punta
del diente

60. La última etapa
del desgaste por
adherencia es la
fusión, la macro
soldadura y la
severa
deformación
plástica

61. Cuando existe
desalineamiento el
desgaste por
adherencia
comienza de esta
manera

62. Desgaste por corrosión
Evidencias:
Picaduras
Descoloración
Aceite contaminado

63. La corrosión
puede causar
descoloración en
la superficie del
diente

64. La corrosión puede
causar picaduras
pequeñas que no
afectan a la función
del engranaje,
En estas
condiciones los
cojinetes fallan
primero

65. Una Corrosión
mas prolongada
producirá daños
mas serios en la
superficie del
diente,
Engranaje
dañado en una
reparación

66. La corrosión
afecta a
cualquier zona
del engranaje no
protegido
durante un
servicio

67. Las estrías de
este engranaje
están afectados
por la corrosión,
poseen manchas
térmicas y
superficies
asperezas

68. Una vista mas
amplia nos
demuestra
descoloración y
picaduras entre
las estrías

69. En resumen, la
corrosión puede
llevar a picaduras y
a fallas en dientes
de engranajes, el
daño comienza
con manchas y
picaduras menores

70. Las imperfecciones
en el diente creará
concentradores de
esfuerzos generando
grietas y
desprendimiento de
material

71. Con el tiempo la
superficie se
endurecida se
romperá en
grandes áreas
Una falla
causada por
corrosión, no solo
presenta daños
en las caras de
los dientes

72. Deformación plástica
Ocurre en engranajes muy blandos, que
soportan cargas excesivas o cuando la
película lubricante se pierde
Esto causará que las superficies
se ondulen, piquen, astillen y
deformen

73. No debemos
confundir rebabas de
fresado, con de
formación plástica
en los bordes del
diente

74. E ondulado es
otra deformación
plástica

75. Este diente
carecía de
fuerza suficiente
para soportar las
cargas, note que
los otros dientes
ya han sido
fracturado