Redutor de velocidade: principais tipos e possíveis falhas

O redutor de velocidade é um equipamento utilizado para fazer a redução de rotação entre o acionador e o que será acionado. Além de fazer essa adequação de rotação, o redutor também gera um aumento de força de torque. Isso porque ele multiplica o torque de entrada pela relação de transmissão ou redução. 

Existem quatro tipos principais de redutores: com trem de engrenagem; planetário; de coroa e sem fim; e de engrenagens cônicas.  Mas, antes de abordar cada um, é importante diferenciar o redutor ou um motorredutor: 

Redutores x Motorredutores 

Em casos de motores, uma dúvida comum é a escolha entre o uso de um redutor ou motorredutor. A função básica de ambos é bastante parecida: são dispositivos mecânicos que reduzem a velocidade de um acionador. Mas, a forma como essa redução é realizada é diferente. 

No caso dos Redutores, há um eixo maciço chaveado na entrada, permitindo diferentes tipos de redução. Já os Motorredutores funcionam acoplados ao motor, sendo limitados, portanto, nas reduções de velocidade de giro. 

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Outra diferença é que os Motorredutores possuem a transmissão de giro direta. Assim, qualquer sobrecarga ocorrerá tanto no redutor quanto no motor.  

Em questões práticas, o Motorredutor tende a ser uma solução econômica. Agora, se há a necessidade de uma variação grande na redução, o redutor geralmente é a escolha mais adequada. Por isso, a escolha entre um ou outro pode considerar a relação custo x benefício, mas deve ser pautada pelos objetivos pretendidos. 

Principais tipos de redutores de velocidade

Redutor com trem de engrenagem 

Os redutores de velocidade com trem de engrenagem geralmente estão presentes em transportes de correia e em outros sistemas de transporte. Dessa forma, são redutores grandes, suportam cargas elevadas, tem um torque alto e possuem o eixo de entrada e o de saída dispostos de forma paralela. Podem, portanto, conter uma ou duas saídas para uma entrada. 

Redutor de velocidade planetário 

Esses redutores possuem um conjunto de engrenagens epicicloidais, planetárias e anelar. Uma das principais características é a baixa inércia dos componentes mecânicos, contribuindo para altas relações de transmissão. Desse modo, a principal aplicação é quando se precisa de alta velocidade, menor peso e espaço possíveis. O planetário tem aplicações como um sistema com correia dentada, cremalheira ou motor de turbina. 

Redutor de coroa e sem fim 

Os redutores de coroa e sem fim são os mais utilizados no mercado. Eles usam a engrenagem e o parafuso sem fim em cima de rolamentos e tampas, destacando-se ainda pelo baixo ruído. Os eixos de entrada e saída estão dispostos de forma perpendicular entre si. Neles, portanto, o caminho de transferência de torque e redução é único: a entrada da rotação vai ser no eixo sem fim e a saída no eixo ou cubo vasado. 

Redutor de engrenagens cônicas 

Eles são uma forma comum de redutores angulares, no qual duas engrenagens cônicas interagem criando um ângulo (geralmente 90°) entre a entrada e a saída. Esses tipos têm uma transmissão por contato angular, proporcionando, assim, altas potências ao torque.  Nesse tipo de redutor de velocidade é possível mudar o sentido do eixo de entrada e saída, sendo muito comum em maquinários agrícolas.

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Principais falhas no redutor de velocidade 

Os redutores são compostos basicamente por eixos (entrada, saída e intermediário – em alguns), engrenagens, rolamentos, elementos de vedação e fixação, além das tampas e da carcaça. 

Assim, a partir da composição e do tipo de atividade realizado por esse equipamento, as principais falhas em redutores de velocidade são: 

• Deficiência de lubrificação: As falhas mais comuns em redutores são relacionadas à lubrificação, sejam elas pela falta ou pelo excesso de lubrificante. Desse modo, as consequências principais são: redução da vida útil de componentes, perda de eficiência do redutor, aquecimento excessivo e até a contaminação do redutor. 
• Desalinhamento: O desalinhamento é uma falha bastante comum em eixos e podem gerar o desgaste anormal dos componentes. Inclusive, pode ocasionar problemas de engrenamento pelo desalinhamento entre as engrenagens.  
• Desgaste de rolamento: O desgaste de rolamento é uma falha bastante comum em diversos ativos. Ela pode ser causada pela instalação inadequada, pelo acúmulo de resíduos que aumentam o atrito, ou até mesmo resultante de um desalinhamento. 
• Defeito de engrenagem: O engrenamento pode apresentar vários modos de falhas. Dentre os mais comuns estão os desgastes por interferência ou por abrasão, a quebra por sobrecarga, as trincas e as folgas. O problema eleva, então, os níveis de vibração, assim como pode provocar o sobreaquecimento e a presença de limalhas de ferro no óleo. 
• Sobreaquecimento: O sobreaquecimento está entre as principais falhas em rolamentos. Entre as causas para o problema, estão a presença de impurezas, redução da folga interna, excesso de carga nos rolamentos e pressão nos retentores, fontes externas de calor etc. A consequência é a quebra do rolamento por travamento ou fadiga. 

Assim, esses problemas podem gerar paradas não programadas, aumento dos custos de manutenção, perda de produtividade, desgaste de outros componentes do sistema, atrasos etc.

Cada uma dessas falhas pode demandar um tipo específico de monitoramento. Por exemplo, a identificação de vazamentos por meio da inspeção sensitiva. Agora, o desalinhamento, desgastes e o sobreaquecimento exigem outras abordagens, como a manutenção baseada em condição. 

Como fazer a manutenção baseada em condição no redutor de velocidade? 

Uma maneira eficaz de realizar o monitoramento contínuo de um ativo é por meio das coletas de sinais de vibração. Esses dados permitem identificar possíveis modos de falha com a análise dos espectros de frequência. O espectro do sinal permite uma visualização das várias componentes vibracionais que ocorrem ao mesmo tempo em um ativo. Veja na sequência o diagnóstico de falha em um redutor. 

Como fazer o diagnóstico de falhas 

Para entender o diagnóstico de falha, pode-se analisar o caso de um agitador de polpa de minério que contém um redutor de velocidade coroa e rosca sem fim. Nesse equipamento, a redução na rotação é de 600 rpm para 32 rpm (0,5Hz). A baixa rotação de saída e a existência de um rolamento abaixo da coroa pode dificultar a elaboração do diagnóstico. Por isso, os técnicos instalaram os sensores na coroa e na parte inferior do eixo. Locais que permitiram o monitoramento também do rolamento.  

Com o monitoramento foi possível identificar falhas na pista externa de mancais de rolamento. Geralmente, esse problema se manifesta como uma sucessão de picos igualmente espaçados, no domínio do tempo, e que representam passagem de elementos rolantes sobre trincas formadas ao longo da vida útil do rolamento. 

No caso do redutor coroa e rosca sem fim mencionado, a forma de onda linear e circular indica erro na transmissão de força e movimento no componente, destacado principalmente pelas diferentes amplitudes na forma de onda. Assim, na forma de onda circular, pode-se ver exatamente o número de dentes da coroa de bronze (53). 

A aplicação da análise de envelope mostra harmônicos da rotação, um indicativo de folga na engrenagem. A origem é o eixo de saída. Isso faz com que ocorra um desajuste do contato dos dentes, sendo, portanto, um mais curto e outro mais longo. Além disso, a forma de onda do envelope apontou os sintomas de folga e um roçamento no rolamento de saída. 

A partir das análises e da identificação das falhas, foi possível então planejar a intervenção e a manutenção corretiva do equipamento.    

Quer saber mais sobre esse diagnóstico? Leia aqui: Instalação interna de sensores identifica defeito na engrenagem de redutores (dynamox.net)