Um redutor de engrenagens é um dispositivo mecânico de transmissão instalado entre um motor principal e uma máquina ou atuador em funcionamento. Suas principais funções são reduzir a velocidade de rotação e aumentar o torque de saída, ao mesmo tempo em que corresponde às características de operação do motor com as do equipamento acionado.
Em usinas siderúrgicas, redutores de engrenagens são componentes importantes de transmissão em muitos sistemas mecânicos, incluindo equipamentos associados ao laminamento de aço e outros processos de produção. A seleção, lubrificação, resfriamento e manutenção adequados são essenciais para uma operação confiável.
Quais são os principais tipos de redutores de engrenagem?
Redutores de engrenagens podem ser classificados de acordo com seu tipo de transmissão, número de estágios de redução, formato de engrenagem e arranjo de transmissão.
Classificação por Tipo de Transmissão
Os tipos comuns incluem:
- Redutores de engrenagens – utilizam um ou mais pares de engrenagens para transmitir potência e reduzir a velocidade.
- Redutores de engrenagens sem-fim: utilizam uma roda de parafuso e uma roda de parafuso. Eles oferecem uma estrutura compacta e altas relações de redução, e algumas configurações podem oferecer autotravamento sob condições específicas.
- Redutores de engrenagens planetárias – utilizam arranjos de engrenagens planetárias. Suas principais características incluem tamanho compacto, alta capacidade de carga, operação suave e divisão de energia por múltiplas malhas de engrenagens.
Classificação por número de estágios
Redutores de estágio único utilizam um estágio de redução. Redutores cilíndricos de engrenagens de estágio único são comumente usados quando uma razão de redução relativamente moderada é necessária.
Redutores de múltiplos estágios utilizam vários estágios de engrenagem para alcançar uma relação de redução geral maior. O uso de múltiplos estágios evita diferenças excessivamente grandes no tamanho das engrenagens que podem ocorrer quando uma grande redução é alcançada em um único estágio. Dependendo da relação de transmissão e do projeto necessários, os redutores podem ter três ou quatro estágios, enquanto projetos com cinco ou mais estágios são menos comuns.
Classificação por formato de engrenagem
Configurações comuns incluem:
- Redutores de engrenagens cilíndricas
- Redutores de engrenagens cónicos
- Redutores de engrenagens cônicas cônricas
Redutores cilíndricos de engrenagens geralmente são usados quando os eixos de entrada e saída estão dispostos em paralelo. Engrenagens cilíndricas modernas podem usar tratamento térmico e moagem de engrenagens para alcançar alta capacidade de carga, longa vida útil e ruído operacional relativamente baixo.
Redutores de engrenagens cónicos permitem transmissão de potência entre eixos dispostos em ângulo e são comumente usados onde os eixos de entrada e saída não são paralelos.
Redutores de engrenagens cânlicas cônicas combinam estágios cilíndricos e de engrenagens cónicas. Como a transmissão por engrenagens cónicas envolve fabricação e montagem mais complexas e pode gerar forças axiais, sua aplicação depende das condições específicas de operação e do projeto do equipamento.
Como os redutores de engrenagem são organizados?
O arranjo de transmissão também afeta as características mecânicas de um redutor.
Arranjo Expandido
Um redutor expandido possui uma estrutura relativamente simples. No entanto, a posição assimétrica das engrenagens em relação aos rolamentos exige maior rigidez do eixo. Ele geralmente é adequado para cargas relativamente estáveis.
Arranjo de Fluxo Dividido
Um redutor de fluxo dividido possui uma estrutura mais complexa, mas as engrenagens podem ser dispostas de forma mais simétrica em relação aos rolamentos. Isso pode proporcionar uma distribuição de carga mais equilibrada e tornar o arranjo adequado para aplicações de carga variável.
Arranjo Coaxial
Um redutor coaxial possui dimensões transversais relativamente pequenas porque os eixos de entrada e saída estão dispostos no mesmo eixo. No entanto, ele pode ter dimensões e peso axiais maiores. O eixo intermediário também pode ser relativamente longo, o que pode afetar a rigidez do eixo e a distribuição de carga ao longo da largura da engrenagem.
Como os redutores de engrenagem são lubrificados?
A lubrificação é fundamental para a operação e a vida útil de engrenagens e rolamentos. Métodos comuns de lubrificação incluem lubrificação por banho de óleo, respingo e lubrificação forçada.
Lubrificação por banho de óleo
Com lubrificação por banho de óleo, engrenagens e rolamentos selecionados ficam parcialmente imersos em óleo lubrificante. À medida que as engrenagens giram, elas transportam óleo para as superfícies das engrenagens de malha.
Lubrificação por respingo
A lubrificação por respingo utiliza um nível de óleo mais baixo do que um arranjo típico de banho de óleo. Engrenagens giratórias respingam ou transportam óleo para as malhas de engrenagens e, dependendo do projeto, o óleo também pode ser coletado e direcionado para pontos de lubrificação de rolamentos.
Lubrificação forçada
Para aplicações de alta função ou redutores específicos, uma bomba de óleo pode ser usada para fornecer continuamente óleo lubrificante aos pontos de lubrificação designados. A bomba pode ser acionada pelo redutor ou fornecida como um sistema externo de bomba de óleo, dependendo do projeto do equipamento.
Como um redutor de engrenagem é resfriado?
Redutores de engrenagens geram calor durante a operação. Portanto, o método de resfriamento deve ser selecionado de acordo com o projeto do redutor, potência, condições de operação e temperatura ambiente.
Refrigeração do Ventilador
Um ventilador pode melhorar a dissipação de calor aumentando a circulação de ar ao redor da carcaça do redutor. É relativamente simples de instalar e operar, mas sua capacidade de resfriamento é limitada pelas condições disponíveis de transferência de calor.
Bobina de resfriamento a água
Uma bobina de resfriamento a água pode ser instalada dentro da carcaça do redutor, geralmente na parte inferior da caixa de câmbio, para remover o calor através da água de resfriamento circulante. Sua eficácia é afetada pelo espaço disponível para instalação e pelo design da bobina de resfriamento.
Lubrificação e Resfriamento Externos
Para aplicações de alta potência ou altas temperaturas ambientes, o óleo lubrificante pode ser circulado por um sistema de resfriamento externo e depois devolvido ao redutor.
Esse arranjo pode proporcionar resfriamento eficaz e ajudar a prolongar a vida útil do lubrificante, mas também introduz componentes adicionais e pontos de controle que exigem operação e manutenção adequadas.
Quais métodos de vedação são usados em redutores de engrenagem?
Uma vedação eficaz previne vazamentos de lubrificante e protege o sistema de transmissão contra contaminação.
Um componente comum de vedação é o selo de óleo esquelético, que geralmente consiste em um corpo de vedação, uma estrutura de reforço e uma mola auto-apertante. O selo forma uma película de óleo controlada entre a borda de vedação e o eixo giratório para limitar o vazamento de lubrificante.
Outro arranjo é o selo de poço seco, no qual um degrau elevado ou estrutura similar é usado no local de vedação para evitar que óleo lubrificante flua em direção à vedação do eixo. Esse arranjo é comumente associado a redutores que usam lubrificação forçada.
Como um redutor de engrenagem deve ser operado e mantido?
A operação correta e a manutenção preventiva são essenciais para equipamentos de usina siderúrgica confiáveis. As seguintes verificações devem ser realizadas de acordo com as instruções do fabricante do redutor e o projeto específico do equipamento:
- Use o lubrificante especificado. Verifique a placa do redutor e a documentação do equipamento para saber o tipo e a quantidade de lubrificante necessários. Após o enchimento, gire ou vire manualmente o equipamento conforme necessário para confirmar as condições mecânicas normais.
- Ligue o sistema de lubrificação primeiroquando o redutor estiver equipado com uma bomba de óleo. Confirme que os pontos de lubrificação necessários estão adequadamente fornecidos antes de ligar o redutor.
- Verifique o fornecimento de óleo em sistemas lubrificados a óleo. Certifique-se de que os pontos de lubrificação necessários recebam óleo suficiente antes da operação.
- Monitore o nível, condição e temperatura do óleo. Verifique o nível do óleo usando o medidor de nível designado ou vidro de mira, inspecione a condição do óleo e monitore a temperatura de operação. Monitore a temperatura do óleo de acordo com a faixa de operação especificada pelo fabricante do equipamento.
- Verifique fixadores e conexões. Parafusos soltos ou outros componentes de fixação devem ser identificados e corrigidos rapidamente.
- Monitore a condição de operação. Vibração anormal, ruído incomum, temperatura excessiva ou mudanças significativas na condição do lubrificante devem ser relatadas e investigadas prontamente.
A inspeção regular pode ajudar a identificar problemas mecânicos ou de lubrificação que estão surgindo antes que resultem em falhas graves no equipamento.
Treinamento de redutor de engrenagens como parte da entrega de EPC em usinas siderúrgicas
Para uma siderúrgica, a entrega de equipamentos não termina com a instalação mecânica. Operadores e pessoal de manutenção precisam entender os requisitos operacionais do equipamento e os procedimentos de manutenção rotineira.
Como contratado EPC, os serviços do SME Group podem abranger todo o processo do projeto, desde o projeto e aquisição de equipamentos para laminação de aço até construção, instalação, comissionamento e operação de testes, além de serviços de gestão de produção quando necessário.
O Grupo SME também oferece treinamento detalhado para o pessoal local de operação e manutenção durante a implementação do projeto. Para equipamentos como redutores de engrenagens, esse treinamento abrange princípios básicos de operação, lubrificação, resfriamento, vedação, inspeção rotineira e requisitos de manutenção.
O objetivo não é apenas concluir a instalação e comissionamento da siderúrgica, mas também ajudar a equipe local a operar e manter corretamente os equipamentos após a entrega, apoiando a operação estável da linha de produção.
