Um motorredutor num transportador de rolos avaria. Na placa de características consta uma relação de transmissão, um binário de saída e uma forma construtiva. A peça original não se consegue obter a curto prazo, mas outro redutor sim. Só que um é um redutor de engrenagens cilíndricas e o outro um redutor planetário. Serve?
A pergunta surge na manutenção mais vezes do que se pensa. Ambos os tipos reduzem a velocidade elevada de um motor para uma velocidade mais baixa com maior binário. Diferem, no entanto, na construção, no tamanho, na precisão e no campo de aplicação.
Este artigo explica como funcionam um redutor planetário e um redutor de engrenagens cilíndricas, onde estão as vantagens de cada um e o que deve ter em conta quando quer substituir um redutor ou mudar de tipo.
Como funciona um redutor de engrenagens cilíndricas
No redutor de engrenagens cilíndricas, rodas dentadas cilíndricas com eixos paralelos engrenam entre si. Um pinhão pequeno aciona uma roda maior. A relação entre o número de dentes dá a relação de transmissão. Para reduções maiores, ligam-se vários andares em série.
O dentado é reto ou helicoidal. As rodas de dentado helicoidal são mais silenciosas e suportam mais carga, mas geram forças axiais que os rolamentos têm de absorver. Os redutores de engrenagens cilíndricas industriais existem em várias formas construtivas:
- Redutores coaxiais de engrenagens cilíndricas: o veio de entrada e o veio de saída estão alinhados, típico do clássico motorredutor de engrenagens cilíndricas.
- Redutores de veios paralelos: veios desfasados em paralelo, muitas vezes com veio oco para montagem direta no veio da máquina.
- Redutores de engrenagens cónicas e cilíndricas: um andar de engrenagens cónicas faz o reenvio a 90 graus, seguindo-se andares de engrenagens cilíndricas.
- Redutores industriais: grandes redutores de engrenagens cilíndricas de vários andares para moinhos, transportadores ou extrusoras.
Como funciona um redutor planetário
O redutor planetário tem construção coaxial e é composto por quatro elementos básicos:
- Roda solar: a roda dentada central, normalmente acionada pelo motor.
- Satélites: várias rodas dentadas que giram em torno da roda solar, muitas vezes três ou quatro.
- Coroa: um anel com dentado interior no qual os satélites rolam, fixo na versão normal.
- Porta-satélites: suporta os satélites e constitui, em regra, a saída.
Sobre o funcionamento do redutor planetário: se a roda solar rodar com a coroa fixa, os satélites deslocam-se no interior da coroa e arrastam lentamente o porta-satélites. A relação de transmissão resulta então da relação entre o número de dentes: i = 1 + número de dentes da coroa / número de dentes da roda solar. Exemplo de cálculo fictício: uma coroa com 72 dentes e uma roda solar com 24 dentes dão i = 1 + 72/24 = 4. Um motor a 1400 min⁻¹ aciona então a saída a 350 min⁻¹.
O ponto decisivo: a carga reparte-se por vários satélites em simultâneo. Vários engrenamentos partilham o binário. Isso torna os redutores planetários mais compactos, para a mesma potência, do que um redutor de engrenagens cilíndricas comparável.
Redutor planetário ou de engrenagens cilíndricas: a comparação
| Critério | Redutor planetário | Redutor de engrenagens cilíndricas |
|---|---|---|
| Construção | coaxial, roda solar, satélites, coroa, porta-satélites | eixos paralelos, um ou vários pares de rodas |
| Binário por tamanho | elevado, carga repartida por vários satélites | menor, maior e mais pesado para o mesmo binário |
| Relação por andar | relativamente grande | menor, vários andares para grandes reduções |
| Folga angular | muito reduzida na execução de precisão | geralmente maior, raramente a primeira escolha para posicionamento |
| Rendimento | alto | alto |
| Construção e manutenção | mais complexa, mais componentes num espaço reduzido | simples, de fácil acesso, robusta |
| Aplicações típicas | eixos servo, robótica, energia eólica, máquinas de construção, acionamentos pesados em pouco espaço | transportadores, bombas, agitadores, ventiladores, construção mecânica em geral |
Redutor planetário: vantagens em detalhe
As principais vantagens do redutor planetário em resumo:
- Elevada densidade de potência: muito binário num espaço pequeno e com pouco peso.
- Construção coaxial: motor, redutor e saída ficam alinhados. Isso simplifica a montagem.
- Folga angular reduzida: os redutores planetários de precisão para servomotores são oferecidos com folga angular muito pequena, indicada em minutos de arco (arcmin). Isto é importante em tarefas de posicionamento.
- Elevada rigidez torsional nas execuções de precisão, ideal para eixos dinâmicos.
- Distribuição simétrica das forças: os satélites equilibram-se mutuamente, o que alivia os rolamentos.
O reverso da medalha: os redutores planetários são de fabrico mais complexo. Uma avaria no interior é geralmente mais difícil de reparar no local do que num redutor de engrenagens cilíndricas. A dissipação de calor é uma questão a considerar devido à construção compacta; em serviço contínuo com carga elevada, deve respeitar-se a potência térmica limite.
Redutor de engrenagens cilíndricas: vantagens em detalhe
- Simples e robusto: poucos componentes, de fácil acesso, tecnologia comprovada.
- Económico: a solução mais vantajosa para muitos acionamentos normalizados.
- Boa dissipação de calor graças à carcaça maior.
- Oferta alargada: os motorredutores de engrenagens cilíndricas existem no mercado em muitos tamanhos, relações e formas construtivas.
- Fácil manutenção: rolamentos, vedantes e óleo substituem-se geralmente com facilidade.
Os limites: para binários elevados, um redutor de engrenagens cilíndricas torna-se grande e pesado. Para eixos servo altamente dinâmicos com elevadas exigências de precisão de posicionamento, um redutor planetário é, em regra, mais adequado.
Quando compensa cada redutor
Os redutores planetários são geralmente a melhor escolha quando…
- há pouco espaço disponível e, ainda assim, são necessários binários elevados,
- um servomotor tem de posicionar um eixo com precisão,
- o peso é relevante, por exemplo em eixos móveis ou robôs,
- uma disposição coaxial é obrigatória.
Os redutores de engrenagens cilíndricas são geralmente a melhor escolha quando…
- se trata de acionamentos clássicos com motor assíncrono, como tapetes transportadores, bombas ou agitadores,
- há espaço disponível e a robustez e a facilidade de manutenção são prioritárias,
- o acionamento funciona em serviço contínuo e a dissipação de calor é importante,
- é necessário um veio oco para montagem direta, como em muitos redutores de veios paralelos.
A capacidade de carga dos dentados cilíndricos, incluindo os dentados do redutor planetário, é calculada segundo a ISO 6336. Para o utilizador, mais importante é o fator de serviço indicado pelo fabricante do redutor. Este tem em conta choques, frequência de manobras e tempo de funcionamento diário. Um redutor dimensionado para serviço uniforme pode ser demasiado pequeno para cargas com choques.
Substituir um redutor: as armadilhas típicas
Quem substitui um redutor não deve olhar apenas para a potência e a relação de transmissão. Na prática, a substituição falha muitas vezes nos pormenores:
- Relação não exata: os redutores têm muitas vezes relações não inteiras, como 28,57 em vez de 28. Mesmo pequenos desvios alteram a velocidade do tapete ou a cadência de uma instalação.
- Veio de saída não compatível: veio maciço ou veio oco, diâmetro, chaveta ou disco de aperto têm de corresponder à máquina.
- Fixação diferente: execução com patas, flange ou braço de reação, além da furação e da altura do eixo.
- Montagem do motor pouco clara: o redutor é fornecido com motor ou montado num motor existente? Nesse caso, a flange e a ligação do veio têm de coincidir; nos servomotores, também o adaptador.
- Posição de montagem esquecida: a quantidade de óleo e a posição do respiro e do bujão de drenagem dependem da posição de montagem.
- Força radial subestimada: um carreto ou uma polia na saída carrega os rolamentos de saída. O valor admissível consta do catálogo do fabricante.
Cenário típico: planetário em vez de engrenagens cilíndricas
Um motorredutor de engrenagens cilíndricas num acionamento de elevação deve ser substituído por um redutor planetário, por ser esse o disponível. A relação e o binário coincidem. Ainda assim, é necessária uma verificação: a altura do eixo, a fixação, o veio de saída e a força radial admissível diferem, e o motor tem de ser novamente montado. Sem adaptações na máquina, geralmente não é possível. Uma mudança destas é uma alteração técnica, não uma simples solução de peça de substituição.
Manutenção: como detetar cedo uma avaria no redutor
Seja redutor planetário ou de engrenagens cilíndricas: a maioria das avarias dá sinais. Quem observa e escuta regularmente pode planear a substituição, em vez de ter de a fazer com a instalação parada. Esteja atento sobretudo a estes sinais:
- Ruído: um novo assobio, batimento ou ruído de moagem indica desgaste no dentado ou nos rolamentos.
- Temperatura: uma carcaça claramente mais quente do que o habitual aponta para problemas de lubrificação ou sobrecarga.
- Estado do óleo: partículas metálicas, descoloração ou espuma no óleo são sinais de alerta. Uma análise de óleo esclarece.
- Fuga: óleo a sair pelos retentores reduz o nível de óleo e põe em risco rolamentos e dentado.
- Folga na saída: se a folga angular aumentar de forma percetível, o dentado está desgastado. Nos eixos servo, isto manifesta-se muitas vezes primeiro como erro de posicionamento.
Respeite os intervalos de mudança de óleo e as especificações de lubrificante do fabricante. Um óleo errado pode danificar um redutor mais depressa do que uma carga elevada.
O que deve indicar na substituição
Para um pedido rápido e certeiro, devem estar disponíveis estes dados da placa de características do redutor ou do motorredutor:
- fabricante e designação completa do tipo
- número de série, para que as execuções especiais possam ser identificadas
- relação de transmissão exata i e velocidade de saída
- binário de saída e fator de serviço
- posição de montagem e forma construtiva (patas, flange, execução pendular)
- veio de saída: maciço ou oco, diâmetro, fixação
- dados do motor, se for um motorredutor: potência, tensão, frequência, travão, encoder
- indicação do lubrificante na placa de características
- fotografias da placa de características, do lado de saída e da fixação
Se a placa de características estiver ilegível, as dimensões, as fotografias e a aplicação ajudam. A nossa lista de verificação para o pedido de peças de substituição mostra que dados contam em geral. Como se anunciam os danos nos rolamentos do redutor, pode ler no artigo Rolamento danificado? 7 sinais de avaria no rolamento de esferas.
Quando o redutor é difícil de obter
Em acionamentos mais antigos, o redutor original está por vezes descontinuado ou é difícil de obter. A KTB Europe é uma empresa familiar de Hamburgo e, desde 1976, adquire peças de substituição industriais de todas as marcas em todo o mundo. Pode enviar-nos a referência, uma fotografia da placa de características ou uma descrição. Se o original já não estiver disponível, procuramos modelos sucessores ou alternativas equivalentes, que poderá verificar e aprovar tecnicamente.
Saiba mais nas nossas páginas sobre compras MRO e peças descontinuadas. Faça o seu pedido diretamente através da página de contacto.
Conclusão
Os redutores planetários oferecem muito binário em pouco espaço e, na execução de precisão, são adequados para eixos servo. Os redutores de engrenagens cilíndricas são simples, robustos e a escolha óbvia para muitos acionamentos normalizados. Na substituição, não contam apenas a potência e a relação, mas também o veio de saída, a fixação, a posição de montagem e a força radial. Mudar de tipo é possível, mas é uma alteração técnica que deve ser verificada previamente.
Perguntas frequentes
Como funciona um redutor planetário?
Uma roda solar central aciona vários satélites, que rolam numa coroa com dentado interior. Com a coroa fixa, os satélites arrastam o porta-satélites, que constitui a saída lenta. Como a carga se reparte por vários satélites, o redutor é muito compacto.
Que vantagens tem um redutor planetário face a um redutor de engrenagens cilíndricas?
Para o mesmo tamanho, os redutores planetários transmitem mais binário, têm construção coaxial e são mais leves. Na execução de precisão, têm uma folga angular muito reduzida e são, por isso, adequados para eixos servo. Os redutores de engrenagens cilíndricas, em contrapartida, são mais simples, mais robustos e muitas vezes mais económicos.
Onde se utilizam tipicamente os redutores de engrenagens cilíndricas?
Encontra redutores de engrenagens cilíndricas sobretudo em acionamentos clássicos com motor assíncrono, como tapetes transportadores, bombas, agitadores e ventiladores. São robustos, de fácil manutenção e existem em muitos tamanhos e formas construtivas, também como redutores de veios paralelos com veio oco.
Posso substituir um redutor de engrenagens cilíndricas por um redutor planetário?
Tecnicamente é muitas vezes possível, mas não é uma simples troca direta. A relação de transmissão, o binário de saída, o veio de saída, a fixação, a altura do eixo e a força radial admissível têm de corresponder. Geralmente são necessárias adaptações na máquina, pelo que a mudança deve ser verificada tecnicamente e documentada.
Que dados da placa de características preciso para um redutor de substituição?
São importantes o fabricante, a designação completa do tipo, o número de série, a relação de transmissão exata, a velocidade e o binário de saída, o fator de serviço, a posição de montagem e a forma construtiva. Nos motorredutores, acrescem os dados do motor. Fotografias da placa de características, do veio de saída e da fixação também ajudam.