M.C. ROBERTO ROJAS LÓPEZ

ING. MECATRÓNICA

DISEÑO MECÁNICO

“FALLAS EN ENGRANAJES”

JOSÉ ROLANDO GUTIÉRREZ JIMÉNEZ

JULIO ANTONIO GÓMEZ MORALES

JORGE LUIS GÓMEZ SARAOZ

“6° A”

SUCHIAPA, CHIAPAS; A 16 DE MAYO DEL 2012.

Fallas de engranajes

Fallas de engranajes Fallas en la superficie

Picado Gripado Deformación

/sobrecarga

Desgaste

Desgaste

Abrasivo

Desgaste por

sobrecarga

Desgaste

corrosivo

Fractura

por impacto

Fractura

por fatiga

Otras

Fallas en los dientes de los engranajes

Fatiga superficial

o Picadura inicial o pitting

o Picadura destructiva

o Descostrado

Desgaste y Rayadura

Deformación plástica o por sobre carga

Ruptura de dientes

Otros procesos de falla

Fig. 1. Picadura

Pitting o picadura

1. El pitting es una forma compleja de falla causada por la acción de rodadura

y deslizamiento durante el engrane de los dientes.

2. El pitting ocurre por la deformación y tensión repetida en la superficie de los

dientes, lo cual causa grietas de fatiga.

3. El lubricante puede entrar en las gritas y ser comprimido por los

movimientos subsiguientes, propagando la grieta.

4. Las tensiones o esfuerzos que causan el pitting tienden a estas localizadas

alrededor de puntos calientes o inclusiones en las superficies de los

dientes.

5. Los engranajes modernos tienen mínimas imperfecciones superficiales, por

lo tanto un escaso Pitting ocurre espcialmente cerca de la línea pitch.

6. Las sobrecargas pueden causar serios daños superficiales en forma de

pitting destructivo, conduciendo a vibración excesiva y ruido.

7. El Pitting extensivo conocido como flaking o spalling (astillado) es más

común en engranajes endurecidos.

Métodos para prevenir el Pitting

1. Reducir las cargas sobre los engranajes o modificando su diseño, por

ejemplo alterando el diámetro, el ancho de los diente o el número de

dientes.

2. Usar componentes de acero con tratamientos térmicos de endurecimiento

superficial para reducir las inclusiones.

3. Mejorar el acabado superficial de los dientes (meterial pulverizado o pulido)

para limitar el desarrollo de grietas.

4. Incrementar la viscosidad del lubricante y asegurar su enfriamiento y

limpieza. La contaminación con agua y partículas abrasivas promueve el

Pitting.

5. Lubricación adecuada.

Scutting

Fig. 2. Scuffing

1. El Scuffing o desgaste adhesivo ocurre cuando las cargas son tan altas que

la película lubricante se rompe y hay contacto metal-metal.

2. El metal es transferido de una superficie y arrastrado a través de los

dientes.

3. El pie y la raíz de los dientes son las partes más afectadas, mientras que la

línea pitch es escasamente tocada.

4. El Scuffing debe distinguirse del scratching debido a la abrasión, que tiene

una apariencia similar pero origen diferente.

Prevención del Scuffing

1. Operar con menor carga.

2. Uso de lubricantes EP.

3. Mejorar el acabado superficial.

4. Incrementar la velocidad de operación.

5. Enfriamiento.

Desgaste abrasivo

Fig. 3. Desgaste Abrasivo

1. Resulta del transporte de partículas abrasivas en la película lubricante, que

pueden quedar atrapadas entre los dientes de los engranajes.

2. Las partículas abrasivas provienen del medio ambiente o de otros tipos de

falla como el Pitting.

3. El desgaste abrasivo depende de la naturaleza y tamaño de las partículas

contaminantes.

Prevención del desgaste abrasivo

1. Engranajes endurecidos en su superficie.

2. Mantener sellos de aceites herméticos.

3. Venteos o respiraderos con filtros.

4. Lubricantes de alta viscosidad.

5. Cambiar el aceite periódicamente o filtrarlo en sistemas de circulación.

6. Habitos de limpieza durante el mantenimiento.

Desgaste por sobrecarga

1. El desgaste destructivo ocurre a bajas velocidades y altas cargas.

2. Bajo estas condiciones, la carga rompe la película lubricante pero la

temperatura no es suficiente para provocar la soldadura de los metales en

contacto y causas el siffing.

3. Este desgaste afecta a casi toda la superficie de los dientes, excepto en la

línea pitch.

4. Poco común en engranajes endurecidos.

Fig.4. Deformación por desgaste.

Desgaste corrosivo

1. El desgaste corrosivo es relativamente poco común.

2. Se caracteriza por la presencia de un gran numero de muy pequeños

huecos distribuidos sobre toda la superficie de trabajo del diente.

3. Causado por los productos ácidos generadores en la oxidación del aceite o

por su contaminación con agua (humedad).

4. Particulas metalicas en el aceite catalizan la oxidación.

Fig. 5. Desgaste corrosivo

Fractura por impacto

Fig. 5. Fractura por impacto

1. La fractura estática se presenta cuando los dientes se rompen después de

solo unos pocos ciclos de muy altas cargas.

2. El diente que sufre fractura por impacto se caracteriza a menudo por la

presencia de una ondulación en el área donde fue comprimido. Esto se

debe a una deformación plástica severa.

3. La superficie de fractura tiene una apariencia fibrosa, uniforme y gruesa, y

no hay signos de daño progresivo.

Fractura por fatiga

Fig. 6. Fractura por fatiga

1. Esta falla es causada por sobrecarga repetida sobre un diente.

2. El diente es similar a una viga voladiza que es soportada por uno de sus

extremos. La carga actúa hacia la punta del diente y el máximo esfuerzo

ocurre en la raíz.

3. Sobrecargas repetidas inician las grietas ten la raíz que se extienden en

uno o más dientes.

4. Algunas veces se reconoce por marcas elípticas sobre la superficie

fracturada, que salen desde el punto en la raíz, donde se originó la falla.

La probabilidad de falla por fatiga puede ser minimizada.

1. Reduciendo la carga sobre el engranaje.

2. Incrementando el tamaño del diente o el ancho de la cara.

3. Incrementando el diámetro del engranaje.

4. Incrementando el radio de la raíz.

5. Tecnología de fabricación.

Otras causas de fractura

Fractura por desalineamiento

La falla se origina en el extremo final de los dientes y tiende a seguir una

línea diagonal.

El desalineamiento se presenta a menudo por problemas con los cojinetes

del eje.

Esta falla es más común en engranajes helicoidales y cónicos.

Fig. 7. Fractura por desalineamiento