Servomotor de accionamiento directo frente a servomotor de accionamiento por correa: Análisis de los modos de fallo del servomotor tras un uso prolongado en plantas de moldeo por inyección.

1. La diferencia topológica y por qué es importante para el servicio de campo.

La diferencia topológica entre un Servomotor de accionamiento directo En un sistema de transmisión por correa, la topología conecta el rotor del motor directamente al husillo de bolas IMM o al eje de carga mediante un acoplamiento rígido, mientras que en un sistema de transmisión por correa, el par motor se transmite al eje de carga mediante una correa de distribución síncrona y un par de poleas compatibles. La topología elimina la correa, las poleas y el tensor, mientras que la topología con correa conserva estos tres componentes como elementos de servicio. Desde la perspectiva del servicio de campo, la topología tiene menos piezas de desgaste, mientras que la topología con correa tiene más, pero cada pieza de desgaste suele ser menos costosa de reemplazar que el componente equivalente de la topología.

La diferencia de topología también afecta la eficiencia energética y el ruido acústico. La topología de accionamiento directo suele ofrecer una eficiencia energética entre un 8 y un 15 por ciento mayor, ya que se eliminan las pérdidas por transmisión de la correa, las pérdidas por fricción de la polea y las pérdidas del tensor de la correa. La topología de accionamiento por correa suele ofrecer un ruido acústico entre 2 y 4 dB menor a la misma velocidad del motor, ya que la correa y la polea actúan como un filtro mecánico de paso bajo que amortigua el ruido de alta frecuencia del motor. Para las plantas de moldeo por inyección que operan en turnos de producción 24/7, tanto la eficiencia como el ruido acústico son consideraciones operativas, y el equipo de ingeniería puede brindar soporte para un análisis de compensación específico del sitio para una instalación IMM determinada. Página del producto: servomotor de accionamiento directo enumera la clasificación de eficiencia estándar y la clasificación de ruido acústico estándar para cada modelo de motor, y el Página de producto del servomotor ABT Enumera las clasificaciones equivalentes para la familia de motores accionados por correa.

2. Servomotor de accionamiento directo: modos de fallo en el servicio de campo

Según los datos de servicio de campo que nuestro equipo de ingeniería ha recopilado de instalaciones IMM con 12 a 36 meses de funcionamiento continuo, los modos de falla más comunes observados en accionamiento directo son: ServomotorLas fallas más comunes son: falla de cojinetes, falla de retroalimentación del codificador, ruptura del aislamiento del devanado del estator y fuga del sello del refrigerante. La falla de cojinetes es la más común de las cuatro, y el tiempo típico hasta la falla es de 5 a 7 años de servicio continuo, dependiendo de la frecuencia de ciclo, la temperatura ambiente y el régimen de lubricación. La falla de retroalimentación del codificador es la segunda más común, y el tiempo típico hasta la falla es de 6 a 8 años de servicio continuo, y el modo de falla suele ser una contaminación del disco de vidrio o una degradación del fotodiodo.

La rotura del aislamiento del bobinado del estator es la tercera más común, y el tiempo típico hasta la falla es de 8 a 10 años de servicio continuo, y el modo de falla suele ser un envejecimiento térmico del material de aislamiento de clase F o clase H. La fuga del sello del refrigerante es la cuarta más común, y el tiempo típico hasta la falla es de 4 a 6 años de servicio continuo, y el modo de falla suele ser un desgaste del sello labial o una deformación permanente por compresión de la junta tórica. Para el mantenimiento preventivo, nuestro equipo de ingeniería recomienda una inspección de los rodamientos a los 4 años, una inspección del codificador a los 5 años, una inspección del sello del refrigerante a los 3 años y una prueba de aislamiento del bobinado del estator a los 7 años. La norma de mantenimiento pertinente es la Norma de gestión de calidad ISO 22716 que los principales propietarios de marcas IMM auditan según, y el estándar de prueba de motores relevante es el Norma de ensayo de transporte ASTM D4169 para la validación del embalaje y envío del motor.

3. Servomotor accionado por correa: modos de falla en servicio de campo

Según los mismos datos de servicio de campo, los modos de falla más comunes observados en los servomotores accionados por correa son el desgaste de la correa de distribución y el corte de los dientes, la falla del tensor de la correa, el desgaste de la chaveta de la polea y la falla del cojinete del motor. El desgaste de la correa de distribución y el corte de los dientes es el más común de los cuatro, y el tiempo típico hasta la falla es de 18 a 30 meses de servicio continuo, dependiendo de la frecuencia de ciclo, la temperatura ambiente y el ajuste de la tensión de la correa. La falla del tensor de la correa es el segundo más común, y el tiempo típico hasta la falla es de 24 a 36 meses de servicio continuo, y el modo de falla suele ser la fatiga del resorte del tensor o el desgaste del cojinete de la polea del tensor.

El desgaste de la chaveta de la polea es el tercer problema más común, y el tiempo típico hasta la falla es de 36 a 48 meses de servicio continuo. El modo de falla suele ser un desgaste por frotamiento en la interfaz de la chaveta entre la polea y el eje del motor. La falla del cojinete del motor es el cuarto problema más común, y el tiempo típico hasta la falla es de 3 a 5 años de servicio continuo. El modo de falla es el mismo que el de la falla del cojinete del motor de transmisión directa. Para el mantenimiento preventivo, nuestro equipo de ingeniería recomienda una inspección de la correa a los 12 meses, un reemplazo de la correa a los 18 meses, una inspección del tensor a los 18 meses, una inspección de la chaveta de la polea a los 24 meses y una inspección del cojinete del motor a los 3 años. La norma de transmisión por correa pertinente es la Norma BSI de transmisión de potencia mecánica que los principales proveedores de transmisiones por correa publican, y la norma de prueba de motores pertinente es la misma. Norma de ensayo de transporte ASTM D4169 a lo que se hace referencia en la Sección 2.

4. Comparación lado a lado de los servicios de campo

La siguiente tabla resume las principales diferencias en el servicio de campo entre las dos topologías de motor, considerando las dimensiones de mantenimiento que suelen evaluar los equipos de planta de IMM. Las cifras son representativas de las series de producción estándar de IMM que nuestro equipo de ingeniería ha gestionado durante los últimos diez años y sirven como punto de partida para el modelo de costo total de propiedad (TCO) del equipo de mantenimiento de planta, en lugar de constituir una garantía fija de servicio de campo.

5. Análisis del costo total de propiedad a 5 años

Para un equipo de planta IMM que evalúa las dos topologías de motor, el análisis del costo total de propiedad a 5 años es el dato más importante, ya que la diferencia en el precio de compra inicial entre las dos topologías suele ser del 10 al 20 por ciento, mientras que la diferencia en el TCO a 5 años suele ser del 15 al 30 por ciento a favor de la topología de accionamiento directo. El TCO a 5 años incluye el precio de compra inicial, el costo del mantenimiento preventivo, el costo del tiempo de inactividad no planificado y el costo de la energía. Para una IMM de 200 toneladas que opera las 24 horas del día, los 7 días de la semana, el costo de la energía a 5 años suele ser del 60 al 70 por ciento del TCO, el costo del mantenimiento preventivo suele ser del 10 al 15 por ciento, el costo del tiempo de inactividad no planificado suele ser del 10 al 15 por ciento y el precio de compra inicial suele ser del 5 al 10 por ciento.

La topología de accionamiento directo tiene un precio de compra inicial más alto, pero un menor costo de mantenimiento preventivo, un menor costo por tiempo de inactividad no planificado y un menor costo de energía. La topología de transmisión por correa tiene un precio de compra inicial más bajo, pero un mayor costo de mantenimiento preventivo (debido a los ciclos de reemplazo de la correa y el tensor), un mayor costo por tiempo de inactividad no planificado (debido a los modos de falla del cizallamiento de la correa y el tensor) y un mayor costo de energía (debido a la pérdida de transmisión de la correa). Para un IMM de 200 toneladas, el TCO a 5 años de la topología de accionamiento directo es típicamente entre 5000 y 8000 USD menor que la topología de transmisión por correa, y el TCO a 7 años es típicamente entre 8000 y 12 000 USD menor. toda la línea de productos de la fábrica Incluye ambas topologías de motor, y el equipo de ingeniería puede ofrecer un modelo de TCO específico para cada instalación de IMM, basado en la frecuencia de ciclo, el coste energético y el coste laboral.

6. Recomendaciones para la planificación del mantenimiento

Para un equipo de planta de IMM que ya ha implementado una topología de servomotor de accionamiento directo, nuestro equipo de ingeniería recomienda un programa de mantenimiento preventivo de cuatro niveles. El primer nivel es la inspección visual anual, que incluye una verificación de los pernos de montaje del motor, la alineación del acoplamiento y el sello del prensaestopas. El segundo nivel es el análisis de vibraciones bienal, que incluye una verificación del estado de los rodamientos, el estado del acoplamiento y el equilibrio del rotor. El tercer nivel es la inspección cuatrienal de los rodamientos, que incluye una verificación del juego radial de los rodamientos, la lubricación de los rodamientos y el estado del sello de los rodamientos.

Para un equipo de planta IMM que ya ha implementado una topología de servomotor accionado por correa, el equipo de ingeniería recomienda un programa de mantenimiento preventivo de seis niveles. El primer nivel es la inspección visual mensual de la correa, que incluye una verificación del estado de los dientes de la correa, la tensión de la correa y la alineación de la polea. El segundo nivel es la medición trimestral de la tensión de la correa, que incluye una verificación de la tensión estática de la correa y la tensión dinámica de la correa. El tercer nivel es el reemplazo bienal de la correa, que incluye el reemplazo de la correa y la inspección del tensor. El cuarto nivel es la inspección bienal de la chaveta de la polea, que incluye una verificación de la holgura de la chaveta y el par de montaje de la polea. El quinto nivel es la inspección trienal de los cojinetes del motor. El sexto nivel es el reemplazo quinquenal de los cojinetes del motor. Página "Acerca de nosotros" de la fábrica enumera la información de contacto del equipo de ingeniería para la revisión del programa de mantenimiento preventivo. El estándar de mantenimiento predictivo relevante es el Norma de informes de mantenimiento predictivo del Registro Federal Para instalaciones de motores industriales, la norma de análisis de vibraciones pertinente es la norma de vibraciones mecánicas ISO 10816, a la que el equipo de ingeniería puede hacer referencia en el programa de mantenimiento preventivo para la inspección de los cojinetes del motor.

7. Marco de decisión de selección

Para un equipo de compras que debe elegir entre las dos topologías de motor para una nueva instalación de IMM, la recomendación práctica es comenzar con los requisitos de la aplicación y, a partir de ahí, determinar la topología más adecuada. Para una instalación de IMM que requiere funcionamiento continuo 24/7 con un tiempo de inactividad mínimo no planificado, la topología de accionamiento directo es la opción más conservadora, ya que tiene menos piezas de desgaste y un mayor tiempo medio entre fallos. Para una instalación de IMM con un período de mantenimiento flexible y un presupuesto inicial limitado, la topología de transmisión por correa es la opción más práctica, ya que tiene un precio de compra inicial más bajo y los períodos de mantenimiento son predecibles.

Para una instalación IMM que requiere un objetivo específico de eficiencia energética, la topología de accionamiento directo suele ser la mejor opción, ya que ofrece una eficiencia energética entre un 8 y un 15 por ciento mayor que una topología comparable de accionamiento por correa. Para una instalación IMM que requiere un objetivo específico de ruido acústico, la topología de accionamiento por correa suele ser la mejor opción, ya que ofrece un ruido acústico entre 2 y 4 dB menor a la misma velocidad del motor. Para los compradores que desean consolidar el suministro de motores con una sola fábrica, la fábrica línea completa de productos cubre ambas topologías de motor, lo que significa que el equipo de compras puede realizar una única auditoría de calificación de proveedores y un único acuerdo de calidad para ambas familias de motores. página de contacto de la fábrica Proporciona la dirección de correo electrónico para programar una reunión de revisión del TCO con el equipo de ingeniería, y este equipo también puede compartir un modelo de TCO ya elaborado que el equipo de adquisiciones puede adaptar a la instalación específica de IMM del comprador.

Preguntas frecuentes

8. Guía práctica para la selección y la modernización

Para un equipo de planta IMM que esté modernizando un sistema de bomba hidráulica de velocidad fija existente a cualquiera de las topologías, la guía práctica de nuestro equipo de ingeniería es comenzar con el tamaño de la platina IMM y el perfil del ciclo, ya que estos dos parámetros determinan el par motor y la velocidad del motor que la nueva topología de accionamiento debe soportar. Para una IMM con una fuerza de sujeción inferior a 200 toneladas y un tiempo de ciclo típico de 4 a 6 segundos, la topología accionada por correa suele ser la opción práctica, ya que el par motor requerido es inferior a 50 Nm y la frecuencia de ciclo es moderada, lo que significa que la carga de mantenimiento de la correa es manejable. Para una IMM con una fuerza de sujeción superior a 200 toneladas y un tiempo de ciclo de 2 a 3 segundos, la topología de accionamiento directo suele ser la opción conservadora, ya que el par motor requerido es superior a 100 Nm y la frecuencia de ciclo es alta, lo que significa que la carga de mantenimiento de la correa sería excesiva.

Para un equipo de planta IMM que esté comparando las dos topologías para una instalación nueva, la guía práctica es evaluar el costo total de propiedad durante un período de 7 años, ya que este período abarca un ciclo de reemplazo importante del bobinado del estator y dos ciclos de reemplazo importantes de los cojinetes del motor para la topología de accionamiento directo, y abarca un ciclo de reemplazo importante del bobinado del estator, dos ciclos de reemplazo importantes de los cojinetes del motor y cuatro ciclos de reemplazo importantes de la correa de distribución para la topología de accionamiento por correa. El TCO a 7 años es la cifra más representativa para la comparación de instalaciones nuevas, y hemos descubierto que la diferencia en el TCO a 7 años suele ser del 15 al 25 por ciento a favor de la topología de accionamiento directo, lo cual es significativo para una IMM de 200 toneladas en el extremo superior del mercado de IMM. Página "Acerca de nosotros" de la fábrica En este documento se incluye la información de contacto del equipo de ingeniería para la reunión de revisión del TCO del proyecto desde cero, y nos complace compartir un modelo de TCO que el equipo de adquisiciones puede adaptar a la instalación específica de IMM del comprador, ya que cada proyecto de IMM es diferente en cuanto al perfil del ciclo, el coste energético y la estructura de costes laborales.