Tom Bishop, P.E.
Especialista Sénior de Soporte Técnico de EASA

Este artículo abordará los métodos para demontar e instalar acoplamientos en ejes rectos o cónicos. En él se describirán los métodos que usan buenas prácticas más comunes.

Desmontaje de un acoplamiento
Cuando un acoplamiento esté asegurado con un tornillo prisionero, saque el tornillo e inspeccione el orificio. No es raro encontrar dos tornillos prisioneros por seguridad. No aflojar estos tornillos puede ocasionar daños severos por arrastre, en el eje y el diámetro interior del acoplamiento.

En la mayoría de los casos, calentar con cuidado simplifica el desmontaje del acoplamiento o polea. Cuando use un extractor hidráulico con garras para desmontar un acoplamiento, evite calentar directamente la cadena que mantiene las garras unidas entre sí. Use una grúa o malacate para prevenir que un acoplamiento pesado se caiga.

Los calentadores por inducción son una opción usada a menudo para desmontar acoplamientos grandes o que tengan mucho ajuste de interferencia, como acoplamientos sin chaveta. Un equipo especializado con rango de frecuencia variable normalmente entre 3 kHz y 10 kHz calienta la pieza mediante cables arrollados en su parte externa. La pieza se expande desde la superficie exterior hacia adentro y se puede deslizar hacia afuera después de alcanzar la temperatura. Cuando se pueda insertar una galga de acero inoxidable no magnético de 0.002” (0.05 mm) entre la parte inferior de la pieza y el eje, la pieza ya estará lista para ser desmontada.

Los acoplamientos de una sola pieza se pueden dañar si se tira sin cuidado de la brida (flange). En su lugar, use un extractor con brazos largos o con garras para tirar directamente del cubo del acoplamiento (Figura 1). Para un acoplamiento de dos piezas de diseño "dentado", evite tirar directamente de la cubierta. En su lugar, intente tirar directamente del cubo para evitar dañar los dientes y la cubierta. Si se requiere calor, primero verifique que no haya un O-ring (junta tórica o empaque) dentro de la cubierta (Figura 2). Quítelo para evitar daños. En un acoplamiento de dos piezas, deslice la cubierta hacia atrás e inspeccione el cubo en busca de tornillos prisioneros.

Los acoplamientos con agujeros cónicos, instalados con ajustes cónicos, se dividen en dos categorías: Aplicaciones para molinos y para motores de tracción.

En las aplicaciones de molinos, el acoplamiento generalmente se ajusta con una llave y se retiene con una tuerca. Este tipo se retira mejor aflojando la tuerca (pero no quitándola completamente) y aplicando una presión moderada con los extractores y calentando el acoplamiento para que se deslice fuera del eje.

Al desmontar un acoplamiento cónico, no se pare nunca detrás de los extractores. El ajuste de interferencia requiere una presión considerable para desmontarlo, y una vez que el ajuste suelta el extractor, la presión puede lanzar el acoplamiento y los extractores a una gran distancia. Esto es especialmente cierto en los ajustes cónicos sin chaveta, que pueden requerir 10 000 psi (69 000 kPa) para desmontarlos.

El segundo tipo de acoplamiento cónico es más común en aplicaciones de motores de tracción donde el alto torque exige una consideración especial. Un chavetero aumenta la tensión, y la debilidad inherente puede ocasionar la ruptura del eje. Para evitar esto, algunas cargas cíclicas de alto torque utilizan un eje cónico sin chavetero.

La mayoría de estos diseños incorporan un alivio hidráulico para desmontar el acoplamiento. El ajuste de interferencia es tan grande que simplemente calentar el acoplamiento y aplicar presión rara vez es suficiente para desmontarlo. El alivio hidráulico utiliza un accesorio de "aguja" especial que sirve para conectar una bomba hidráulica y presurizar el ajuste para expandir el acoplamiento. Un orificio roscado visible en el extremo del eje es común a una ranura mecanizada alrededor del ajuste del acoplamiento, debajo del acoplamiento. En la mayoría de los casos, la aguja especial está disponible con el fabricante del motor o del equipo.

La presión de la bomba es generalmente de 10 000 psi (69 000 kPa), lo que requiere una tubería de acero inoxidable de diámetro pequeño para conectar la aguja. Debido a la alta presión involucrada, los diámetros pequeños son esenciales para evitar reventar la tubería o los accesorios. No use tubería con costura para conectar el sistema hidráulico porque la presión de ruptura no es la adecuada.

Instalación de un acoplamiento
Antes de instalar el acoplamiento, limpie a fondo y prepare los extremos del eje. Quite cualquier metal levantado, muescas, rebabas, abolladuras, hendiduras, etc. Además, antes de intentar la instalación o el montaje, todas las piezas deben estar limpias y libres de materiales extraños; Use un paño limpio humedecido con un solvente no inflamable.

Mida el diámetro del eje y el diámetro interior del cubo para determinar la interferencia o la holgura del ajuste. Compruebe el ajuste de la chaveta en el eje y en los chaveteros del acoplamiento. Verifique el ajuste de la chaveta en los chaveteros del eje y del acoplamiento. La chaveta debe encajar perfectamente contra los lados del chavetero. Inserte la chaveta al ras con el extremo del eje.

Monte los manguitos, los sellos (ligeramente recubiertos con Ky Jelly o Vasoline), las placas de los extremos y las cubiertas en los ejes antes de montar los cubos. Ubique los sellos en los ejes para que no entren en contacto con los cubos calientes. Caliente los cubos a 350 °F (180 °C) usando inducción (p. ej., calentador de rodamientos) o calentamiento en horno. Para el calentamiento por inducción, mida cuidadosamente el orificio con un calibrador o un micrómetro de interiores hasta que el espacio libre sea de 0,004”-0,005” (0,10-0,12 mm). Con el horno caliente, configure el horno a 350 °F (180 °C) y caliente el cubo al menos una hora por cada pulgada (25 mm) de espesor. Nota: Las temperaturas superiores a 550 °F (290 °C) pueden ablandar el cubo, reduciendo la resistencia del acero y pueden afectar sus caracteríaticas de rendimiento.

La temperatura requerida para la expansión del cubo también se puede calcular mediante las siguientes fórmulas:

Medidas en pulgadas
E = Expansión del agujero (in.)
D = Diámetro del agujero (in.)
R = Elevación de temperatura por arriba del ambiente (°F)
A = Temperatura ambiente (°F)
T = Temperatura a la que se calentó (°F)
R = E / (D x 0.0000064)
T = R + A

Ejemplo:
E = 0.005” D = 3.0000” A = 70°F
R = 0.005 / (3.0000 x 0.0000064) = 260
T = 260 + 70 = 330°F

Medidas en milímetros
e = Expansión del agujero (mm)
d = Diámetro del agujero (mm)
r = Elevación de temperatura por arriba del ambiente (ºC)
a = Temperatura ambiente (°C)
t = Temperatura a la que se calentó (°C)
r = e / (d x 0.0000115)
t = r + a

Ejemplo:
e = 0.12 mm b = 75.0 mm a = 21ºC
r = 0.12 / (75.0 x 0.0000115) = 139
t = 139 + 21 = 160°C

Coloque las piezas a calentar en una placa de acero limpia. Con cualquiera de los dos métodos, el calor se debe aplicar uniformemente para evitar la distorsión. Al manipular cubos calientes, se debe tener mucho cuidado para evitar que el personal se lesione. Monte el cubo en el eje lo más rápido posible para evitar la pérdida de calor. Asegúrese de que la posición de los dientes del cubo (si corresponde) en relación con el extremo del eje sea la correcta antes de ensamblar. Alinee con cuidado el orificio del cubo y el chavetero con el eje y la chaveta y deslice el cubo sobre el eje hasta que la cara del cubo quede al ras con el extremo del eje.

Si es necesario llevar el cubo a su posición, golpee suavemente con un martillo de golpe seco. No golpee los dientes y evite los golpes excesivos, que pueden dañar los rodamientos del motor. En ejes inclinados o verticales, sostenga los cubos en su lugar hasta que se pueda mantener la posición ensamblada. Permita que los cubos se enfríen, luego inserte los tornillos de fijación (si corresponde) y apriételos.

Al montar cubos con ajuste de interferencia es importante asegurarse de que haya un pequeño espacio libre sobre la parte superior de la chaveta en el chavetero del cubo; de lo contrario, cuando el cubo se enfríe, entrará en contacto con la chaveta, lo que provocará una gran tensión en el cubo que podría hacer que este falle. Además, debe haber un ajuste perfecto entre los lados de la chaveta y los chaveteros del eje y del cubo.

La aplicación cuidadosa de compuestos antiadherentes al eje antes de instalar un acoplamiento simplifica la futura extracción del acoplamiento. La excepción a esto es un eje con ajuste cónico. Nunca aplique ningún producto a un ajuste de acoplamiento cónico o se producirá un deslizamiento.

En un acoplamiento cónico, el proceso de ajuste es fundamental. Esto se hace mejor con el eje en vertical y el extremo cónico hacia arriba. Aplique una capa ligera de azul de Prusia al ajuste del acoplamiento y luego encaje el acoplamiento en su lugar. Retire el acoplamiento y lije con la mano suavemente los puntos de contacto. Limpie el acoplamiento y repita el proceso hasta lograr un mínimo de 90 % de contacto.

¡NO TOME ATAJOS! Uno de los llamados "atajos" consiste en usar compuestos de pulido para ajustar el eje cónico y el acoplamiento. El compuesto de lapeado abrasivo desgastará la parte del eje dentro del acoplamiento mientras deja el resto del eje en su diámetro original. Esto crea un escalón en el eje (Figura 3). Cuando el acoplamiento se calienta y se instala, el único ajuste apretado es donde el acoplamiento avanza sobre el escalón. El ajuste de interferencia restante es drásticamente menor que el requerido y el acoplamiento girará cuando se someta a una carga de torsión.

Al instalar el acoplamiento siga las instrucciones del fabricante. Se debe medir la temperatura del acoplamiento y compararla contra la temperatura del eje al determinar el avance adecuado.

Para confirmar que el acoplamiento avanza la distancia correcta:

• Coloque el acoplamiento en el eje (a temperatura ambiente) y mida el espacio detrás del acoplamiento.
• Reste el avance deseado e instale un espaciador de tamaño adecuado que sirva de tope.
• Si el extremo del eje tiene un agujero roscado prepare un retenedor para evitar que el acoplamiento se salga del cono mientras se enfría.
• Deje el retenedor en su sitio hasta que las temperaturas del acoplamiento y el eje sean iguales.

DISPONIBLE EN INGLÉS

Categories: Technical topics, Miscellaneous, Couplings

Tags: Couplings

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