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¿Son reales los datos de eficiencia de los reductores?

Un estudio de las eficiencias de reductores ponen en duda los datos de los ofrecidos por los fabricantes 

¿Son reales los datos de eficiencia de los reductores?

Un equipo de investigadores belgas han realizado una serie de pruebas de eficiencia de reductores industriales que ponen en duda la exactitud de las cifras de eficiencia dadas en catálogos de los fabricantes de reductores. Los investigadores, de la Universidad de Gante, que han realizado pruebas a más de una docena de reductores se ha encontrado que las eficiencias medidas oscilaban entre el 25% peor y 11% mejor que las dadas por los fabricantes en sus catálogos.

Los reductores probados procedían de seis fabricantes no identificados y se cubren una variedad de tecnologías, incluyendo reductores de ángulos rectos, cónicos, helicoidales de tornillo sin fin y helicoidales, así como una helicoidal recta. Los reductores tenían hasta tres etapas, potencias de 0.34-5.58kW, las capacidades de par de 167-505Nm, y relaciones de transmisión desde 11.41-87.65.

Según los investigadores - que publicaron sus hallazgos en la conferencia Eemods en Helsinki el año pasado - no hay una estandarización en la medición de la eficiencia de los reductores. Además, los fabricantes no suelen dar ninguna información sobre las condiciones en las que ponen a prueba sus reductores, por lo que las cifras de eficiencia de diferentes fabricantes no pueden compararse directamente.

La ineficiencias de los reductores son causadas ​​por una combinación de las pérdidas incluidas las de las juntas y cojinetes, así como la agitación de los lubricantes. Están afectados por factores tales como el diseño, la potencia y la relación de los reductores, así como el número de etapas implicadas.

Para sus pruebas, los investigadores utilizaron un isistema de 1,000Nm, 3000rpm de 0.12-15kW. Se disponen sensores de par en la entrada y salida del reductor de prueba, que fue impulsado por un motor, y se utilizan para conducir un segundo motor (la carga) a través de una caja de cambios reductora. Ellos afirman que sus resultados tienen una precisión de ± 1%.

Uno de sus descubrimientos fue que las eficiencias decrecen en cargas parciales, siendo el efecto más grave para reductores de baja potencia con altas proporciones. También compararon tres reductores con diferentes tecnologías del mismo fabricante y se encontró que un engranaje helicoidal cónico en ángulo recto ofrecía misma eficiencia (95,5%) como una caja helicoidal recta - pero cuesta casi tres veces más. Una un reductor de de tornillo sin fin en ángulo recto desde el mismo proveedor tenía una eficacia del 91,5%.

Los investigadores también encontraron que la eficiencia de un engranaje helicoidal cónico de tres etapas de otro fabricante, fue del 95% - hasta un 17% más que un engranaje de tornillo sin fin de dos etapas de la misma compañía (tanto nominal de 0.34-0.39Nm y 180-190Nm). Los investigadores reconocen que hay ocasiones en que las características de bloqueo automático de un tornillo sin fin hacen que sea preferible.

Otro factor que puede afectar a la eficiencia de los reductores es la temperatura y el tipo de lubricante utilizado. Los investigadores belgas encontraron que el uso de un lubricante "de bajo consumo" con polvo de teflón añadido aumentó la eficiencia de un engranaje helicoidal cónico un 2% (en comparación con el aceite lubricante estándar), pero disminuyó la eficiencia de un tornillo sin fin en un 15%. Dicen que se necesita más trabajo en esta área

Como un ejemplo de cómo se podrían aplicar sus hallazgos, los belgas citan el ejemplo de una transmisión por correa transportadora 200 Nm 20 rpm. El uso de un motor de cuatro polos 0,75 kW con una eficiencia del 72% para conducir el transportador a través de un engranaje de tornillo helicoidal con una proporción de 72,5 y una eficiencia del 69%, la eficiencia del sistema sería del 50%. Si se ha utilizado un motor 0,55 ocho polos con una eficiencia del 66% en vez, acciona la cinta a través de un redcutor helicoidal de tornillo sin fin con una proporción de 37,5 y una eficiencia del 85%, la eficiencia del sistema sería 56% - un aumento de 6%.

Los investigadores belgas concluyen sugiriendo que para obtener la mayor eficiencia posible, los usuarios deben elegir un engranaje cónico con una relación precio tan bajo como sea posible - optar por una configuración en línea, si es posible.
El equipo de investigación de la Universidad de Gante consistió Steve Dereyne, Pieter Defreyne, Elewijn Algoet, Stijn Derammelaere y Kurt Stockman. Actualmente están construyendo un banco de pruebas de reductores más potende  con capacidad de 150 kW, 45kNm.

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