El fallo de los engranajes se produce a menudo en la zona de los dientes. Los principales mecanismos de falla de los dientes de los engranajes incluyen: desgaste de la superficie, picaduras de la superficie, deformación plástica de la superficie, adhesión de la superficie y fractura de los dientes.
Para garantizar la vida útil operativa necesaria de la transmisión de engranajes, se deben realizar cálculos y evaluaciones de resistencia. Normalmente, se realizan dos categorías de cálculos de resistencia: la evaluación de la resistencia a la fatiga por contacto de la superficie del diente y la evaluación de la resistencia a la fatiga por flexión de la raíz del diente.
Cinco modos de falla de engranajes y sus respectivas soluciones:
1. Abrasión del esmalte dental
Contaminación por aceite - Desgaste abrasivo - Daño a la forma del diente - Adelgazamiento de la raíz del diente (preocupación grave) - Fractura del diente.
Razón
El desgaste abrasivo se produce cuando agentes abrasivos, como arena, limaduras de hierro y partículas no metálicas, se interponen entre las superficies de los dientes. Los flancos de los dientes desgastados degradan el perfil del diente, lo que provoca tensión, vibración, ruido y posible rotura del diente debido al espesor reducido.
Alternativas relevantes
(1) Mejorar la dureza y el pulido superficial del diente.
(2) Mantener la limpieza del aceite lubricante.
(3) Implementar engranajes cerrados.
2. Picaduras de superficies dentales
Fenómeno: fisuras en la superficie del diente - expulsión de aceite - desconchado metálico - picaduras en la superficie del diente junto a la línea del nudo.
Razón
(1) Los materiales más blandos y resistentes tienen un límite de fatiga por contacto de < 350 HBS.
(2) La superficie dental experimenta tensiones de contacto fluctuantes.
(3) Superficie del diente de transmisión sellada con aceite lubricante.
Alternativas aplicables
(1) Mejorar la dureza de la superficie dental.
(2) Aumente el diámetro del engranaje o la separación central.
(3) Utilizar aceite lubricante adecuado, entre otras sustancias.
3. Fenómeno de deformación plástica de la superficie del diente.
La superficie dental se desvía de su morfología típica. La deformación plástica se refiere a la alteración irreversible de la superficie del diente resultante de que el material dental entre en una condición de fluencia debido a un alto estrés.
Razón
(1) La superficie del diente es blanda y muy cargada, presenta surcos y crestas.
(2) La fuerza de fricción sobre la rueda motriz crea una ranura hacia el ápice y la base del diente, respectivamente.
(3) La fuerza de fricción sobre la rueda motriz crea una cresta convexa que se extiende desde el vértice del diente hasta su raíz, convergiendo en el punto medio.
Alternativas relevantes
(1) Mejorar la dureza de la superficie dental.
(2) Aceite lubricante de alta viscosidad.
4. El pegado de la superficie del diente.
Fenómeno: la adhesión de la superficie del diente da como resultado la formación de cicatrices en la superficie del diente en la dirección del deslizamiento relativo.
Razón
(1) La superficie del diente más suave se desgasta secuencialmente a lo largo de la dirección de deslizamiento.
(2) El metal de las dos superficies dentales está en contacto directo y fusionado.
(3) Desplazamiento relativo entre las superficies de los dientes.
Alternativas relevantes
(1) Mejorar la dureza de la superficie dental.
(2) Disminuir el módulo.
(3) Disminuir el coeficiente de deslizamiento.
(4) Disminuir la altura del diente.
(5) Utilice aceite lubricante con fuertes propiedades antiadherentes.
5. Los dientes del engranaje están fracturados.
Fenómeno: Propagación de grietas que conducen a la fractura de la raíz del diente.
Razón
(1) La sustancia presenta fragilidad.
(2) Sobrecarga o impacto brusco.
(3) La raíz experimenta tensiones de flexión alternas.
(4) Concentración de tensión en la raíz.
Alternativas relevantes
(1) Aumente el radio del filete de la raíz del diente.
(2) Aumente el módulo de engranaje.
(3) Se utiliza desplazamiento positivo.