Holgura del reductor: cómo se define, cómo se mide y cómo se especifica en la selección

La holgura de un reductor es la cantidad de giro libre que queda entre los flancos de trabajo y los flancos no activos de un par de engranajes ya montado. Para que esa cifra sea utilizable en una selección o en un pedido, hay que entregarla siempre con tres referencias: la posición de medición (eje de entrada, eje de salida o conjunto completo), la relación de reducción y la unidad (arcmin, ° o mm sobre la circunferencia primitiva). Un requisito que solo dice «holgura pequeña», o que da un número sin posición ni unidad, no se puede comprobar ni aceptar en recepción.

Este artículo trata únicamente ese parámetro: cómo se define, dónde se mide y cómo se redacta en el requisito técnico y en la solicitud de cotización. El factor de servicio, la posición de montaje y la lista general de datos de selección se tratan en otros artículos y no se repiten aquí.

Definición: las tres expresiones de la holgura y por qué no se pueden mezclar

La misma holgura de un par de engranajes se puede expresar con tres magnitudes distintas, y el error de comunicación más habitual en ingeniería es tomarlas como si fueran el mismo número.

Tres advertencias que conviene dejar por escrito:

1. El dentado recto y el dentado helicoidal no comparten la misma conversión. En el dentado recto el ángulo de hélice es nulo y la holgura normal coincide numéricamente con la circunferencial; en el dentado helicoidal la holgura normal es menor y hay que convertirla con el ángulo de hélice de base.
2. Una holgura angular sin eje de referencia no significa nada. En un mismo reductor, el ángulo medido en el eje de entrada y el medido en el eje de salida difieren en el factor de la relación de reducción.
3. Una holgura circunferencial sin radio tampoco significa nada. La misma cantidad de holgura, referida a una rueda de mayor radio, da una holgura angular menor.

El sistema terminológico de la holgura circunferencial y de las desviaciones de espesor de diente puede consultarse en DIN 3967; la clasificación por grados de precisión de los engranajes cilíndricos, en GB/T 10095.1-2008 e ISO 1328-1. Estas referencias se citan solo como origen del sistema de terminología y de grados de precisión: no constituyen certificación, declaración de conformidad ni prueba conforme a esas normas.

Posición de medición: eje de entrada, eje de salida, par de engranajes y conjunto completo

La posición de medición decide si el número se puede aceptar tal cual o si hay que convertirlo.

La holgura total de una transmisión de varias etapas no se toma de una sola etapa: se convierte cada etapa a la salida y se acumula.

θ_total ≈ θ₁ + θ₂ / i₁ + θ₃ / (i₁ · i₂)

Aquí θ₁, θ₂ y θ₃ son las holguras angulares de cada etapa contadas desde la entrada, e i₁ e i₂ son las relaciones de reducción de las etapas correspondientes. Cuantas más etapas y mayor sea la relación de reducción de las etapas finales, menor peso tendrá su holgura en el total; en cambio, la holgura de la primera etapa entra en el total prácticamente con su valor original, y esa es la razón para prestar atención específica a la holgura de la etapa de entrada.

La holgura del conjunto completo se compone de cuatro aportaciones convertidas a la posición de medición: las holguras de cada par de engranajes, la holgura del cojinete, la holgura de las uniones por chaveta o estriado y la holgura del acoplamiento. Si falta una de ellas, la holgura total queda subestimada.

Condiciones y métodos de medición

Una cifra de holgura solo es comparable con otra si las condiciones de medición son las mismas. Estas condiciones deben quedar registradas:

• Carga: sin carga.
• Temperatura: la temperatura ambiente especificada o la temperatura de aceite de servicio especificada; no se mezclan las dos.
• Estado de apriete: patas, brida y brazo de reacción apretados al par de apriete indicado en las instrucciones de montaje.
• Lubricación: en seco, engrasado o con aceite; hay que indicarlo.
• Fuerza aplicada: registrar el punto de aplicación, el sentido y la magnitud del par de medición; un par demasiado bajo no elimina las holguras y uno demasiado alto introduce deformación elástica.

Los métodos de uso habitual son dos:

1. Fijar un eje y girar el otro. Se inmoviliza por completo un eje y se aplica en el otro un par de medición pequeño y definido: primero se apoya en un sentido hasta el flanco de trabajo y se pone el comparador a cero, después se invierte el sentido hasta el flanco no activo y se lee la diferencia en el comparador o en un codificador angular. Su ventaja es que permite medir la holgura del conjunto ya montado.
2. Método del hilo de plomo. Se coloca un hilo de metal blando entre los dientes, se gira el par de engranajes para que lo aplaste y, una vez extraído, se mide el espesor de la zona deformada, que corresponde a la holgura normal en esa posición. Su ventaja es que no exige utillaje especial; su límite es que solo refleja posiciones locales del dentado.

Ninguno de los dos métodos describe el par de engranajes completo. La holgura varía a lo largo de la circunferencia, de modo que una lectura en una sola posición no representa la vuelta completa: hay que repetir la medición en varias posiciones repartidas de forma uniforme y registrar el valor máximo y el mínimo. La diferencia entre esos valores es la dispersión, y una dispersión amplia en una vuelta completa indica que el ajuste del montaje debe revisarse antes de discutir el valor medio.

Tabla de criterio: cuándo hace falta una verificación adicional

Lista de verificación en planta

Observable con el equipo en marcha:

1. Si al invertir el sentido aparece una pausa o un golpe perceptible; anotar el sentido y la carga en que ocurre.
2. Si la repetibilidad de posicionamiento empeora a medida que sube la temperatura.
3. Si en el eje de salida hay desplazamiento axial anómalo o ruido periódico.

Requiere parada del equipo:

1. Fijar un eje y girar el otro a mano en ambos sentidos para comprobar si la lectura coincide con el registro de fábrica.
2. Comprobar el apriete de patas y brida: una lectura tomada con la carcasa sin apretar sale mayor y no sirve como criterio.
3. Comprobar si la holgura de chavetas, estriados, discos de expansión o acoplamientos está incluida en el criterio de medición.
4. Registrar la temperatura ambiente y la del aceite para confirmar que la medición es comparable con la anterior.

Debe realizarlo personal cualificado:

1. Decidir si el desgaste obliga a sustituir o reajustar el par de engranajes.
2. En aplicaciones con frenado, protección contra caídas o seguridad de personas, la conclusión sobre la holgura no sustituye la revisión del diseño de seguridad.
3. La reverificación y la aceptación de la holgura después de un desmontaje y un nuevo montaje.

Errores frecuentes y límites de aplicación

Errores frecuentes:

1. Dar un solo número, sin posición de medición ni relación de reducción.
2. Tomar la holgura angular del eje de entrada como indicador del eje de salida: la desviación es proporcional a la relación de reducción.
3. Sustituir la holgura del conjunto por la de un par de engranajes, ignorando la holgura del cojinete y de las uniones.
4. Equiparar la holgura con la precisión de posicionamiento o de repetibilidad. La holgura es solo uno de los factores; la compensación del control, la rigidez estructural y la carga también influyen en el resultado final de posicionamiento.
5. Tomar la holgura como garantía de autobloqueo o de protección contra caídas. El autobloqueo depende del ángulo de avance, de la fricción y de la lubricación, no del indicador de holgura.
6. Comparar directamente dos series de datos tomadas a temperaturas distintas o con estados de apriete distintos.

Límites de aplicación:

• Las definiciones, conversiones y métodos de medición de este artículo se aplican a los pares de engranajes y al conjunto completo de cajas reductoras de uso general, reductores planetarios y motorreductores.
• Este artículo no da ningún valor concreto de holgura, ninguna banda de tolerancia ni ninguna correspondencia entre grado de precisión y holgura. Esos valores deben fijarse a partir del plano y de la tolerancia de fabricación del modelo concreto.
• Las normas citadas aquí solo identifican el origen del sistema de terminología y del sistema de grados de precisión; no implican que ningún producto esté certificado ni que exista una declaración de conformidad.

Cómo escribirlo en el requisito de selección y en la solicitud de cotización

Una redacción ejecutable se compone de cuatro frases:

Requisito de holgura: holgura angular en el eje de salida no superior a ____ arcmin, medida sin carga, a ____ °C de temperatura ambiente especificada y con patas y brida apretadas al par de apriete prescrito; relación de reducción i = ____; método de medición: fijar el eje de entrada, aplicar en el eje de salida un par de medición definido en ambos sentidos y leer la diferencia en el comparador; repetir en ____ posiciones repartidas uniformemente sobre la circunferencia y registrar el valor máximo.

Cada una de las cuatro frases corresponde a una acción verificable; si falta alguna, las dos partes pueden entender «conforme» de forma distinta.

Si no se dispone de un valor admisible definido, no se rellena con una cifra de memoria. Es más sólido entregar el caso de uso al proveedor —aplicación, requisito de posicionamiento, zona muerta de inversión admisible, dirección de carga y temperatura de servicio— y dejar que la ingeniería del proveedor proponga la holgura alcanzable para el modelo y la tolerancia de fabricación, que después se firma en el acuerdo técnico.

Datos que conviene enviar al proveedor

Sobre este artículo y el emisor

Este artículo ha sido redactado por el equipo técnico de CHINFAR y revisado por la revisión técnica de CHINFAR antes de su publicación. Las cajas reductoras industriales serie H/B y los reductores planetarios serie P son suministrados por Chengfa Reducer (Changzhou) Co., Ltd.; los productos se entregan a través del sistema de fabricación conjunta compartido con HUIGUANG.

Productos y documentación relacionados:

• Cajas reductoras industriales serie H/B
• Reductores planetarios serie P
• Qué datos necesita una solicitud de reductor
• Contactar con el equipo técnico de CHINFAR

Siguiente paso

Envíe la relación de reducción, la posición de medición, la holgura admisible con su unidad, la dirección de carga, la forma de montaje y la placa de características o los registros del equipo antiguo a sales@chinfar.com. Con esos datos confirmamos qué holgura es alcanzable en esa configuración y con qué método se acepta. La selección queda sujeta a revisión de ingeniería: este artículo no sustituye el cálculo de selección para un caso concreto.