Modalità di guasto del giunto dell'albero a ingranaggi: guida alla diagnosi e alla prevenzione

Le tre modalità di guasto che rappresentano la maggior parte dei problemi di accoppiamento degli ingranaggi

I giunti degli alberi a ingranaggi trasmettono coppie elevate tra alberi disallineati da oltre un secolo e i loro modelli di guasto sono ben documentati. Circa il 75% dei guasti noti ai giunti a ingranaggi sono riconducibili a una lubrificazione inadeguata , non un difetto di progettazione o un cattivo lotto di acciaio. Il disallineamento rappresenta un altro 20%, con la quota rimanente suddivisa tra sovraccarico e fatica.

Questa distribuzione è importante perché cambia la destinazione dell'attenzione alla manutenzione. Un accoppiamento che si guasta per carenza di lubrificazione appare completamente diverso all'ispezione rispetto a uno che si guasta per disallineamento cronico, anche se entrambi alla fine producono lo stesso sintomo: un mozzo che gira liberamente all'interno di un manicotto usurato.

Come progredisce la mancata lubrificazione

I denti dell'accoppiamento degli ingranaggi si basano su una pellicola di grasso per impedire il contatto metallo-metallo mentre i denti scivolano l'uno contro l'altro per compensare il disallineamento. Quando la pellicola si rompe, a causa del grasso invecchiato oltre la sua durata o a causa della contaminazione penetrata attraverso una guarnizione difettosa, i denti iniziano a usurarsi in modo non uniforme.

La progressione è graduale ed è facile non notarla. Innanzitutto aumenta il gioco, seguito dall'ampliamento del gioco della punta del dente man mano che il materiale si consuma. Se non indirizzati, i denti si assottigliano al punto da non poter più sostenere la coppia trasmessa e il mozzo si ribalta all'interno della manica. Questo è il guasto terminale più comune riscontrato nei giunti a ingranaggi ed è quasi del tutto prevenibile con un intervallo di rilubrificazione programmato. giunti ad ingranaggi costruiti con profili dei denti coronati per una migliore tolleranza al disallineamento riducono il tasso di usura, ma non eliminano la necessità di una corretta pratica di lubrificazione.

Segni di vibrazione che indicano un problema di accoppiamento

I difetti di accoppiamento producono modelli di vibrazione distintivi ben prima che un guasto diventi visibile durante l'ispezione. Riconoscere tempestivamente la firma fa la differenza tra una riparazione programmata e un arresto non pianificato.

Nessuna di queste indicazioni da sola conferma un problema di accoppiamento, poiché l'usura dei cuscinetti e lo squilibrio dell'albero possono produrre letture simili. Ma la combinazione di elevata vibrazione assiale con una forte armonica 2x è vicina alla diagnostica per problemi specifici legati all'accoppiamento.

Segnali di allarme precoci prima di un fallimento catastrofico

Un accoppiamento rotto è evidente. I segnali che lo precedono di solito non lo sono, ed è esattamente il motivo per cui così tanti guasti colgono ancora di sorpresa le squadre di manutenzione.

• Perdita visibile di grasso dalla protezione del giunto, spesso il primo segno di una tenuta difettosa ben prima che l'usura dei denti diventi grave
• Particelle metalliche che compaiono nei campioni di grasso durante l'ispezione di routine, indicano un'usura attiva dei denti già in corso
• Colpi o clic udibili che cambiano con il carico, suggerendo che il gioco è cresciuto oltre la normale tolleranza
• Surriscaldamento dei cuscinetti dell'albero adiacente, spesso l'effetto a valle di un giunto che non distribuisce più il carico in modo uniforme

Ognuno di questi da solo merita uno sguardo più attento. Due o più guasti che si verificano insieme di solito indicano che l'accoppiamento è ben avviato nella progressione del cedimento e la sostituzione dovrebbe essere programmata anziché differita.

Ridurre il rischio di guasti: standard di lubrificazione e progetti alternativi

La corretta pratica di lubrificazione è documentata in dettaglio dal Standard tecnici dell'American Gear Manufacturers Association per la lubrificazione dei giunti flessibili , che riguardano la selezione del grasso, le pratiche di riempimento dell'olio e gli intervalli di rilubrificazione per ingranaggi, catene e giunti a griglia. Seguire questi intervalli è il passo più efficace per evitare completamente la modalità di guasto più comune.

Laddove la gestione della lubrificazione non è pratica, a causa di difficoltà di accesso o di funzionamento in servizio continuo che limita le finestre di manutenzione, un diverso tipo di giunto può ridurre i rischi in modo più efficace rispetto a qualsiasi programma di manutenzione. giunti a membrana che eliminano completamente la modalità di guasto della lubrificazione flettersi attraverso un diaframma metallico anziché i denti degli ingranaggi scorrevoli, eliminando del tutto l'usura attraverso l'attrito come percorso di guasto.

Quando considerare un tipo di accoppiamento diverso

I giunti a ingranaggi rimangono la scelta giusta laddove la densità di coppia e la capacità di carico d'urto contano più della semplicità di manutenzione, ma tale compromesso non è universale. Per i collegamenti dei mozzi soggetti a ripetuta corrosione da sfregamento dovuta ad accoppiamenti con interferenza, gruppi di bloccaggio che eliminano lo sfregamento dovuto alle interferenze sul mozzo affrontare direttamente uno dei tre percorsi di errore documentati.

Per le applicazioni a servizio continuo che funzionano a velocità più elevate in cui il funzionamento senza usura supera la densità di coppia grezza, giunti a membrana ad alta velocità costruiti per un funzionamento esente da usura vale la pena valutare rispetto alla sostituzione del giunto a ingranaggi. Laddove le tolleranze di allineamento stabilite e le dimensioni standardizzate sono importanti per l'intercambiabilità, Giunti a norma DIN con tolleranze di allineamento stabilite offrire una linea di base documentata rispetto alla quale progettare. E nelle applicazioni in cui il disallineamento è una condizione persistente e inevitabile piuttosto che un errore di installazione, giunti a molla a serpentina come alternativa a bassa manutenzione tollerare tale condizione con un'usura meno progressiva rispetto a un giunto a ingranaggi standard.