GERABOX INSPECTION FOR NON-EXPERTS

  By: Eduardo Niño de Rivera         

  Edition by: John Amendola Sr      

 Artec-Machine Systems      

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INTRODUCTION

We tend to think of gearbox inspections as a thorough examination of all the components of a gearbox performed by a specialist. Although the final diagnosis and the recommended course of action should be performed by specialists, unusual noise, a change in vibration patterns or a sudden increase in temperature may require an immediate inspection of gearbox components. If time, cost and/or not having a specialist available make it necessary for plant personnel with limited experience to carry out the inspection, obtaining useful data to convey to the specialists requires planning, preparation and following proper procedures. This article offers advice to non-specialists on how to carry out an onsite gearbox inspection to obtain the maximum benefit out of it.

BACKGROUND

The first level of inspection should come from maintenance and production personal in daily contact with the gearbox. After an initial run-in period, a gearbox will settle into a “normal” operating behavior, displaying steady levels of noise, vibration and temperature. Ideally these levels are measured and monitored regularly, but this is often not the case and it is up to the plant personnel to be familiar with what the normal operating condition “feels like” and to report when the machine does not seem to feel well.

ROUTINE INSPECTIONS:

Whether the condition of the gearbox is being monitored or not, whenever plant personnel are near a gearbox, they should look for and report any sign of distress:

·         Keep the casing clean. A gearbox covered in dust will lose heat dissipating capacity and it will operate at a higher temperature, reducing useful life of gears, bearings, seals and lubricating oil;

·         Listen and touch to the gearbox. Noise, vibration and temperature should always be within acceptable levels;

·         Check the level of the lubrication oil, it must always remain within the level indicated by the manufacturer. If it needs regular replacement, check for leaks and high operating temperatures;

·         Look for signs of overheating, like smoke coming out of shafts or seals, discoloration of metal components, burnt paint, surfaces too hot to touch or water evaporating too fast when sprinkled on bearing housings or shafts;

·         Look for oil leaks in seals, gaskets, mating surfaces and throughout the circulating oil system;

·         Check tightness of bolts on the base, housing split and bearing side plates;

·         Check for sings of displacement between adjacent components (gaps, cracks in paint, markings on surfaces).

These simple habits can have a great impact on the time between repairs and provide waring for potential failures. An inspection can then be scheduled and prepared for, avoiding costly unexpected shutdowns.

VISUAL INSPECTION OF GEARS:

Ideally, visual inspections should be conducted by a specialist, but under certain circumstances, such as a sudden change in temperature, noise or vibrations, a non-specialist must perform a visual inspection. The following are recommended practices for a fast and thorough inspection that may lead to well-informed decisions regarding the immediate course of action.

GATHER INFORMATION:

It is always a good practice to gather as much information as possible, specifically, name plate data, drawings and manuals that should have been provided by the manufacturer. The other important source of information are the observations, data and reports that made the inspection necessary. The combination of these two sources will provide an idea of the size and nature of the task ahead.

OUTSIDE INSPECTION DURING OPERATION:

If possible, the gearbox should be observed during operation to check for:

·         Cleanliness;

·         Noise;

·         Vibrations (if the proper equipment is available);

·         Signs of overheating (take temperatures if possible);

·         Casing integrity (look for cracks or oil leaks);

·         Bolt tightness;

·         Signs of displacement relative to the base;

·         Signs of displacement between mating parts;

·         Oil levels;

·         Oil samples and temperatures (if accessible);

·         The condition of the circulating oil system (pipes, hoses, ports, valves, gages, pumps, etc.);

·         The condition of sensors and electric connections;

·         Spray a soap in water solution into the base, the solution will start bubbling if the base is not set properly on the baseplate or the foundation, a condition known as soft foot.

PLANNING:

Discuss with the specialists that will provide the diagnosis and recommendations, what data and other information will be required and how it must be presented. The working plan should include:

·         The objectives of the Inspection (what will be delivered, data, information, reports);

·         Complying with safety protocols;

·         Special tools and equipment required;

·         Personnel requirements (numbers and skills);

·         Machine down time allocation;

·         Clean space required;

·         Tasks to be performed (personnel, tools, time and sequence).

OUTSIDE GEARBOX INSPECTION WHEN STOPPED:

Once the gearbox has cooled down, further inspection may take place. Start by making sure that all safety protocols are in place, then thoroughly clean the casing to ensure that no dust or other contamination can fall into the gearbox when the inspection plate or the cover are removed.

Make sure the necessary brakes are applied to the motors and the machine to prevent them from running loose once they are disconnected from the gearbox. Mechanically disconnect the gearbox from the motor, the brake and the machine to allow the gearbox shafts to rotate freely.

MEASURING END PLAY:

Place a dial indictor on a fixed surface with the stylus touching the shaft’s end face, push the shaft into the casing with enough force to make sure it is placed as far as it can go and slowly rotate to make sure the bearing balls or rollers make proper contact with their races, set the dial indicator to zero, pull the shaft out as far as it can go and rotate to measure proper ball or roller contact, record and compare the reading with the end play specified by the gearbox manufacturer.

MEASURING BACKLASH:

It is not usually necessary for this type of inspection, but it is good practice to keep track of backlash evolution over time as an indicator of bearing and tooth wear. If the maintenance manual provided for the gearbox includes a backlash specification and a way to measure it, follow the procedure outlined in the manual and compare your measurement to the manual’s specification. If there is no backlash specification, it can be measured by clamping a straight edge to the shaft coupling and measuring how much the input shaft can freely rotate when the output shaft is held in a fixed position (TIR). Ideally it is measured at the pinion’s pitch circle diameter. In order to be able to compare consistent date obtained at different times, the measuring procedure and measuring position must be the same on every inspection.

VISUAL INSPECTION:

Before removing the inspection cover or the casing top, make sure the casing and its surroundings are clean and no dust or other contamination may fall into the gearbox once it is opened; remove all contents from your shirt pocket to prevent them from accidentally falling into the gearbox; and go through the check list of required tools, equipment, available space and personnel.

Remove the inspection cover following the manufacturer’s instructions. If the instructions are not available, slowly loosen the bolts in a crossed pattern to evenly release the pressure from the cover. Always use the supplied separating or lifting threaded holes and remove the cover perpendicular to its support surface to avoid damaging the cover or the casing. Take care not to allow gaskets or sealing compound to fall into the gearbox and do not allow the cover to swing, putting people and equipment at risk.

Photograph courtesy of Artec-Machine Systems.

In many gearboxes, the contact surfaces of all gear teeth are in plain sight when the inspection cover or the top of the casing are removed, in others, a borescope may be required to see some of these surfaces. Although a non-specialist may not be able to recognize the type of damage or what caused it, it is usually not difficult to see wear patterns, pitting, cracked teeth, scratches, rust or other damage to the gear teeth. Their description and photographs can be sent to the specialists for analysis and recommendation.

In some cases, the contact patterns obtained during original assembly at the manufacturers plant are still visible, if not, a new no-load inspection may be done (details will be covered in a future article).

It is important to learn if the gear teeth are case hardened or thru hardened. This information should be noted on the gear data sheets or drawing. If information is not available a measured check can be done with a hardness checker on the end of the tooth face very near the surface or top land of the tooth. Otherwise a simple hand file passed of a tooth tip is a fair way to compare. Hardened surfaces do not scratch easily. This simple test provides the inspector an indication of tooth wear. Thru hardened gears will polish over time and initial macropitting may be tolerated for continued use with periodic inspection of the trended nature of the surfaces. If the pits grow spalling will develop an indication that the gear is failing.

Macropitting in case hardened gears are more critical and can quickly lead to rapid deterioration of the surface. Hardened surface gears can develop different surface distress such as micropitting or scuffing which may be an indication of inadequate load distribution due to bearing wear, structural support, misalignment, or changes is external load or environmental conditions. Corrective action may arrest the distress and if the damage were not severe, the gear may remain in operation.

KEEP A LOGBOOK:

It is important to keep records of the condition of the gearbox and all its components, as well as of all the activities performed on it. When possible take photos of the rotor elements and bearings and archive their respective condition into the report for future comparison.

Should the anomalous operation continue after finding no evidence of damage, a specialist must be called in to do a second inspection as soon as possible.

REPLACING THE COVERS:

Ideally, a maintenance manual with instructions to close the gearbox would be available, otherwise, the procedure to remove the inspection cover or the top of the casing should be followed in reverse sequence. In the Process DO NOT:

·         Bang any items;

·         Allow foreign objects or matter to fall into the gearbox;

·         Damage any dowel pins.

Make sure all bolts and lubrication connections are properly tightened; filters, gaskets, sealing compound and seals are in place; and all instruments are working in order.

START UP:

Again, follow the manual’s procedure when available (this topic will be covered in a future article)

SUMMARY:

A sudden increase in noise, vibration, temperature or metal debris in the oil may warrant an immediate inspection of the gearbox. Time, cost or non-availability of an expert, may make it necessary for plant personnel with limited experience to perform a visual inspection of the gear teeth condition. Getting the most of such an inspection requires good communication with the expert that will do the final analysis and recommendation, and proper planning, preparation, execution, and record keeping. Finally, there is no substitute to following sound maintenance practices and common sense to perform these tasks in a safe and productive manner.

REFERENCES

1.- https://www.horsburgh-scott.com/resources/PDFs/hs-maint-manual.pdf

2.- https://www.powertransmission.com/articles/0314/Best_Practices_for_Gearbox_Assembly_and_Disassembly/

3.- https://www.machinerylubrication.com/Read/28765/how-to-inspect-a-gearbox-

4.- https://www.engineerlive.com/content/top-10-tips-industrial-gearbox-inspection-and-maintenance

5.- https://fieldservicesengineering.co.za/gearbox-maintenance/

INSPECCIÓN DE REDUCTORES DE VELOCIDAD PARA QUIENES NO SON ESPECIALISTAS.

                                                                                                                  Por: Eduardo Niño de Rivera

                                                                                                                  Edición: John Amendola Sr.

                                                                                                                           Artec-Machine Systems.

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INTRODUCCIÓN

Normalmente pensamos que la inspección de un reductor de velocidad consiste en un examen minucioso de todos sus componentes, realizado por un experto. Aunque el diagnóstico final y las recomendaciones deben venir de un especialista, ruido inusual, un cambio en los patrones de vibración o un incremento repentino en la temperatura en el reductor de velocidad pueden hacer necesaria una inspección inmediata, y el tiempo, el costo o no tener a un especialista disponible pueden hacer necesario que personal de la planta con experiencia limitada haga la inspección. Obtener información útil para transmitir a los especialistas requiere de planeación, preparación y del empleo de procedimientos adecuados. Este artículo ofrece a quienes no son especialistas, consejos para realizar inspecciones en sitio.

PRIMER NIVEL:

El primer nivel de inspección lo debe hacer el personal de mantenimiento y producción que está en contacto cotidiano con el reductor de velocidad. Después de un periodo inicial, el reductor de velocidad debe llegar a su comportamiento estable con niveles “normales” de ruido, vibración y temperatura. Sería ideal que estos niveles fueran medidos y monitoreados con frecuencia en todas las plantas, pero esto no siempre sucede, dejando al personal de la planta la tarea de reconocer como se “siente” el reductor de velocidad cuando está saludable y de reportar cuando parezca no sentirse muy bien.   

INSPECCIONES DE RUTINA:

Independientemente de que haya un sistema de monitoreo de condición o no, el personal que está en contacto cotidiano con el reductor de velocidad debe observar y reportar cualquier señal de aflicción:

·         Se debe mantener limpia la caja. El polvo es un aislante térmico que hace que la caja pierda capacidad para disipar calor y la hace trabajar a una temperatura más elevada, reduciendo la vida útil de rodamientos, engranes, retenes y el aceite lubricante;

·         Hay que escuchar y tocar la caja. El ruido, las vibraciones y la temperatura deben permanecer dentro de los niveles aceptables;

·         El aceite lubricante debe estar siempre dentro del nivel especificado por el fabricante. Si se tiene que rellenar con frecuencia, es probable que haya fugas o altas temperaturas de operación;

·         Tomar nota de las señales de calentamiento, como humo saliendo de los retenes, componentes metálicos descoloridos, pintura quemada, superficies con temperaturas tan elevadas que no se pueden tocar con la mano o la rápida evaporación de agua rociada en los alojamientos de los rodamientos o en los ejes;

·         Buscar fugas de aceite en sellos, retenes, empaques, uniones y en el sistema de lubricación;

·         Verificar que los tornillos de la base, la unión entre las dos mitades de la caja, y las tapas laterales de los rodamientos, estén bien apretados;

·         Observar si hay señas de desplazamiento entre la caja y su base o entre componentes unidos (por ejemplo, huecos, grietas en la pintura o superficies raspadas).

Estos hábitos sencillos pueden contribuir a prolongar el tiempo entre reparaciones y dan aviso anticipado de fallas incipientes, dando tiempo para programar y preparar una inspección, evitando así un paro inesperado.

INSPECCIONES PERIÓDICAS:

Más allá de la observación diaria de la condición de los reductores de velocidad, es recomendable hacer revisiones periódicas más detalladas para revisar y registrar los puntos arriba mencionados. En estas inspecciones se deben medir los niveles de ruido, vibraciones y temperatura. Estas mediciones deben registrarse y compararse con los reportes anteriores para identificar cambios en los valores registrados, tomando nota de cualquier tendencia ascendente en alguna de las variables.  Esta tendencia podría significar que hay una condición adversa en desarrollo y que una inspección más detallada podría evitar una falla catastrófica y su daño colateral. Durante estas inspecciones también se deben revisar y la limpiar o reemplazar los filtros de aceite y las trampas magnéticas. También se debe hacer un análisis de laboratorio del aceite lubricante.

INSPECCIÓN VISUAL DE LOS ENGRANES:

En condiciones ideales, la inspección debe ser hecha por un especialista, pero hay circunstancias, como un cambio repentino en la temperatura o en los niveles de ruido y vibraciones, que hacen necesario que personal no especializado realice la inspección visual. Las siguientes prácticas promueven una inspección rápida y detallada, que nos brinde información sólida para tomar decisiones sustentadas, respecto las acciones que se deben realizar de inmediato.

REUNIR INFORMACIÓN:

Siempre es recomendable reunir tanta información como sea posible, específicamente, los datos de placa, los dibujos y los manuales que el fabricante debe haber entregado con el equipo. La otra fuente importante de información son las observaciones, datos y reportes que hicieron necesaria la inspección. La combinación de estas dos fuentes nos dará una idea de la naturaleza y dimensiones del trabajo a realizar.  

INSPECCIÓN EXTERNA DURANTE LA OPERACIÓN:

De ser posible se debe observar al reductor de velocidad en operación para ver:

·         La limpieza;

·         El ruido;

·         Las vibraciones (si se dispone del equipo adecuado);

·         Si hay señales de calentamiento (de ser posible, tomar temperaturas);

·         La integridad de la caja (buscar fracturas, fisuras y fugas de aceite);

·         Que todos los tornillos estén debidamente apretados;

·         Si hay señales de desplazamiento respecto a la base;

·         Si hay señales de desplazamiento entre partes unidas;

·         Los niveles de aceite;

·         Tomar muestras y temperaturas del aceite (si es accesible);

·         La condición del sistema de circulación de aceite (tubos, mangueras, conexiones, válvulas, instrumentos, bombas, etc.);

·         La condición de los sensores y las conexiones eléctricas;

·         Si se rocía una solución de agua jabonosa sobre la base del redactor de velocidad, la solución comenzará a burbujear si la base no está debidamente asentada en el bastidor o en la estructura (condición conocida en inglés como “soft foot”)

PLAN DE TRABAJO:

El especialista que dará del diagnóstico final y las recomendaciones debe indicar los datos y la información que requiere, y cómo se le debe presentar. El plan de trabajo debe incluir:

·         Los objetivos de la inspección (lo que se va a entregar, datos, información, fotografías, reportes, etc.);

·         Seguir los protocolos de seguridad;

·         Herramientas y equipo especial necesario;

·         Personal requerido (número y habilidades);

·         Asignación de tiempo de paro de la línea de producción;

·         Espacio limpio requerido; y

·         Trabajos por realizar (personal, herramientas, tiempos y secuencia).

INSPECCIÓN EXTERNA CON EL REDUCTOR DE VELOCIDAD DETENIDO:

Una vez que la caja se ha enfriado, se puede continuar con la inspección. Empezando por asegurarse de que se hayan cumplido los protocolos de seguridad, después, el exterior de la caja debe limpiarse meticulosamente para impedir que polvo u otros contaminantes caigan dentro de la caja cuando se le haya quitado la tapa de inspección o la cubierta.

Asegúrese de que estén aplicados los frenos necesarios para impedir que una vez que estén desconectados de la transmisión, haya movimiento espontaneo en el motor o en la máquina. Desconecte mecánicamente el motor y la máquina para permitir que los ejes del reductor de velocidad giren libremente.

MEDICIÓN DEL JUEGO LATERAL:

Coloque un indicador de reloj sobre una

superficie fija con la punta en el extremo del eje, empuje el eje hacia adentro con fuerza suficiente para asegurar que ha penetrado lo más posible dentro de la caja y gire lentamente para que las bolas o rodillos del rodamiento hagan contacto con la pista correspondiente, ajuste el indicador a cero, jale el eje para que salga lo más posible y hágalo girar para asentar las bolas o rodillos, registre la lectura y compárela con la especificación del fabricante.

MEDICIÓN DEL JUEGO GIRATORIO (BACKLASH):

Normalmente no se requiere hacer está medición para una inspección de la condición de los engranes, pero es conveniente seguir su evolución en el tiempo como indicador del desgaste de los rodamientos y de los dientes de los engranes. Si el manual del fabricante especifica el valor y la forma de medirla, siga sus instrucciones y compare la medición hecha, con la especificación del fabricante. Si no se tiene una especificación, el juego giratorio puede medirse fijando una regla a la brida del acoplamiento y midiendo qué tanto se puede mover el eje de entrada mientras el eje de salida se mantiene fijo (lectura total del indicador). Lo ideal es medir el movimiento sobre el circulo de paso del piñón de entrada. Para poder comparar mediciones hechas en diferentes fechas, es necesario que el procedimiento y el punto de medición sean idénticos en todas las mediciones

INSPECCIÓN VISUAL:

Antes de quitar la tapa de inspección o la cubierta de la caja, hay que asegurarse de que la caja y sus alrededores estén limpios para impedir que contaminantes o polvo caigan dentro de la caja una vez que esté destapada; retire todos los objetos del bolsillo de su camisa para evitar que alguno caiga dentro de la caja por accidente; y verifique la lista de herramientas, equipo, espacio disponible y personal requeridos

Quite la tapa de inspección o la cubierta de la caja siguiendo las instrucciones de manual del fabricante. Si no se cuenta con estas instrucciones, afloje lentamente los tornillos en un patrón cruzado para quitar la presión sobre la cubierta en forma pareja. Siempre deben usarse los barrenos roscados para separar o levantar la tapa o la cubierta, haga que se muevan en dirección perpendicular a la superficie sobre la que están montados, evitando así dañar las superficies de contacto. Hay que tener cuidado de no permitir que los empaques o el sellador caigan dentro de la caja y de evitar que, al quedar suspendidos, la tapa o la cubierta se mesan poniendo en riesgo al personal o al equipo.

Fotografía por cortesía de Artec-Machine Systems.

En muchas cajas, todas las superficies de contacto en los dientes quedan visibles al quitar la tapa o la cubierta. En otras, hay que usar un boroscopio para poder ver algunas de estas superficies. Aunque la persona que realice la inspección no tenga la capacidad para determinar el tipo de daño que observa en los engranes o sus causas, normalmente no es difícil identificar patrones de desgaste, picaduras, dientes quebrados, rayones, oxidación u otros daños en los dientes. La descripción de los daños y sus fotografías pueden enviarse al especialista para que haga el análisis y dé las recomendaciones pertinentes.

En algunos casos todavía estarán visibles las marcas de las pruebas de contacto hechas durante del ensamble original en la fábrica, de no ser así, se pueden realizar nuevas pruebas sin carga (este tema será tratado en un artículo posterior).

Es importante saber si los engranes son cementados o tratados al núcleo. Esta información debe aparecer en la hoja de datos del engrane o en el dibujo. Si la información no está disponible, se puede verificar con un durómetro sobre la pared lateral del diente, cerca de la superficie en la parte superior del diente. También puede pasarse una lima manual sobre la punta del diente para tener una comparación aceptable (las superficies endurecidas no se rayan con facilidad). Esta prueba sencilla nos da una idea del desgaste en los dientes. Los engranes tratados al núcleo se van puliendo con el tiempo en operación y se pueden tolerar picaduras gruesas iniciales, permitiendo que el engrane continúe usándose, con monitoreo para seguir su evolución en el tiempo. Si las picaduras crecen, pueden llevar al descascarado que indica que el engrane ya está en proceso de falla.

En el caso de los dientes cementados, las picaduras gruesas son críticas porque pueden conducir a un deterioro rápido de la superficie.  Las superficies cementadas también pueden desarrollar otras formas de deterioro como las picaduras finas o rallones, que pueden ser indicadores de que hay una distribución inadecuada en la carga. Las causas pueden ser, desgaste en los rodamientos, soporte estructural inadecuado, desalineación, o cambios en la carga externa o en las condiciones ambientales. Al corregir las causas, se frenará el deterioro y si los daños no son graves, el engrane puede ponerse de nuevo en operación.

LLEVAR UNA BITÁCORA:

Es importante mantener un registro de la condición del reductor de velocidad y todos sus componentes, así como de las intervenciones que se le hayan hecho. De ser posible se deben tomar y archivar fotografías de los elementos de los rotores y de los rodamientos o chumaceras para poderlas comparar con la condición en que se encuentren en el futuro.

Si la operación anómala continúa después de no haber encontrado evidencia de daños, se debe llamar a un especialista para que haga una inspección más profunda a la brevedad posible.

COLOCANDO LAS TAPAS:

Lo ideal es contar con el manual de instrucciones suministrado por el fabricante, de no ser así, se puede seguir la secuencia de desmontaje en sentido inverso. En el proceso de debe EVITAR:

·         Golpear los componentes;

·         Permitir que objetos extraños o contaminantes caigan dentro de la caja;

·         Dañar los pernos de fijación.

Asegúrese de que todos los tornillos y las conexiones de lubricación estén debidamente apretadas, que los filtros, empaques, sellos y retenes estén en su lugar y que los instrumentos estén trabajando adecuadamente.

ARRANQUE:

Una vez más, se deben seguir las instrucciones del manual correspondiente (artículos próximos tratarán este tema en más detalle).   

CONCLUSIÓN:

Un aumento repentino en el ruido, las vibraciones o la temperatura, o la aparición de partículas en el aceite lubricante pueden hacer necesaria una inspección inmediata de un reductor de velocidad. Limitaciones en tiempo, costo o disponibilidad de un especialista pueden obligar a que personal de la planta con experiencia limitada realicen una inspección visual de la condición en que se encuentran los dientes de los engranes. Sacarle el mayor provecho a esta inspección requiere de buena comunicación con el experto que hará el análisis final y dará las recomendaciones pertinentes; de planeación, preparación y ejecución adecuadas; y de llevar un registro ordenado de la información y los trabajos realizados. Por último, no se pueden sustituir el apego a prácticas congruentes de mantenimiento y al uso del sentido común para realizar estos trabajos en forma segura y productiva.

REFERENCIAS

1.- https://www.horsburgh-scott.com/resources/PDFs/hs-maint-manual.pdf

2.- https://www.powertransmission.com/articles/0314/Best_Practices_for_Gearbox_Assembly_and_Disassembly/

3.- https://www.machinerylubrication.com/Read/28765/how-to-inspect-a-gearbox-

4.- https://www.engineerlive.com/content/top-10-tips-industrial-gearbox-inspection-and-maintenance

5.- https://fieldservicesengineering.co.za/gearbox-maintenance/

HOW TO GET THE MOST OUT OF A GEARBOX INSPECTION

INTRODUCTION

(English version of the article published in Spanish in this blog on March 11, 2019)
Maintenance and Production personnel are usually well aware of the financial consequences of unscheduled shutdowns due to gearbox failures in critical equipment. Given today´s technology, the best way to prevent unscheduled shutdowns is through condition monitoring systems with sensors fixed to the gearbox. These systems continuously measure, record and analyze vibrations, temperatures, oil pressures and other variables to detect impending damage on gears, bearings and other gearbox components. In a perfect world, condition monitoring would give us the necessary information to take timely corrective action, thereby avoiding unscheduled shutdowns. However, not all gearboxes are equipped with these systems, and even when they are, an inspection by a qualified technician may be necessary to determine the underlying cause of failure. Depending on a plant’s systems, inspections may be scheduled based on the number of hours the equipment has been in operation; when unusual vibration, noise, temperature, lubricant contamination or other anomalous conditions indicate there is a risk of failure in the near future; or to determine the cause of an incidental or recurring failure.

Proper planning and preparation are essential to perform a quick and thorough inspection of all gearbox components for an accurate assessment of their condition, cause of initial damage, expected remaining useful life, immediate actions that may reduce the probability of failure before the next scheduled shutdown and remedial measures that may offer longer time between gearbox related shutdowns in the future. This article discusses the roll that non-gear-specialist maintenance and production personnel play in planning, preparing and collaborating with gear specialists to make inspections of critical gearboxes as quick, thorough and accurate as possible.

CAUSES OF FAILURE

The identification and analysis of gear failures is beyond the scope of this article, there is plenty of literature on the subject [references]. Here, we will only offer a list with some of the most common causes of gear failure:

Cause	Damage
Contact fatigue Sub-Case Fatigue	Initial macro pitting Advanced pitting Spalling Macropitting Tooth breakage
Bending stress fatigue	Root fillet cracks Partial Tooth factures Tooth Fractures
Lubrication film brake down	Fine grain spalling Micropitting Latent micropitting Scuffing Plastic flow Tooth Burning Fretting corrosion and false brinell
Lubricant contamination	Tooth corrosion Abrasive scoring and ware
Electric arcing	Electric pitting
Manufacturing defects	Premature pitting and spalling Premature tooth braking Hub destruction Grinding fractures
Overload (insufficient design service factor, unexpected peak or shock  loads, increase in output demand)	Cracks Fractures Macro pitting, pitting and spalling Plastic flow

PLANNING AND PREPARATION

BEFORE THE SPECIALIST HAS ACCESS TO THE GEARBOX,

DO NOT:

1.       Remove the gearbox from the machine if at all possible. A better diagnose can be rendered if, prior to inspecting the internal components, the specialist is able to observe and measure vibrations, temperatures and oil pressures under regular operating conditions and a tooth contact check to assure proper load distribution over the tooth flanks.

2.       Open the gearbox. It is important for the specialist to inspect the gear casing for leaks and cracks while the gearbox is still closed with its seals and bolts as they have been during operation.

3.       Clean or drain the lubricant without taking a complete set of samples. A proper oil analysis requires samples from different spots, including lubricant input and output ports for the oil cooling system, top, middle and bottom of the oil sump, gear lubrication nozzles, filters, magnetic particle traps and lubricant storage drums. The condition of the oil in the different locations may provide information regarding the probable sources of lubricant contamination and on where and how the failure originated.

PLAN:

1.       Gather as much information as available on the gearbox and its application: manufacturer, model, size, serial number, power rating, speed ratio, date purchased, date of commissioning, drawings, parts lists, service history and normal operating temperatures, oil pressures, speeds and power actually delivered by the motor.

2.       Describe in detail the reason for the inspection (suggested by the service manual, unusual noise, temperature or vibration, etc.).

3.       Request from the gear specialist a description of the tasks to be performed, a time table and a list of spare parts, tools, equipment and personnel required for the inspection.

4.       Reach a clear understanding with the gear specialist regarding the inspection procedures, the laboratory tests to be performed and the reports that will be submitted upon completion.

5.       Schedule the necessary test and shut down periods.

6.       Make sure the spare parts, tools, equipment and personnel will available during the inspection

DURING THE INPECTION:

1.       Be available to take care of any contingencies.

2.       Coordinate the timely availability of spare parts, tools, equipment and personnel.

3.       Overview and record the sample gathering, lab testing, inspection and report presentation procedures.

AFTER THE INSPECTION:

1.       Review all reports

2.       Overview the startup procedure

3.       Keep all recorded data for future reference

4.       Follow the operation and maintenance procedures recommended as a result of the inspection

CONCLUSION

Rather than something spectacularly new, this article follows sound practices that have proven their effectiveness through many years and across many industries. Planning and preparation are an essential part of any productive activity and the inspection of gears is no exception.

References

1.- AGMA GEARTECH HANDBOOK

2.- The Gear Reducer Book. Peerless-Winsmith, Inc 1980

3.- Bob Errichello, Jane Wuller. How to Analyze Gear Failures, Machinery Lubrication

4.- Failure Analysis Gears-Shaafts-Bearings-Seals. Rexnord 1978

IMPORTANCIA DE SEGUIR LOS PROCEDIMIENTOS DE MONTAJE

INTRODUCCIÓN

Entre las recomendaciones ampliamente conocidas por el personal de mantenimiento mecánico están las de no golpear los rodamientos durante su instalación y la de imprimir sobre el anillo que tenga el ajuste apretado, ya sea en el eje o en el alojamiento correspondiente, la fuerza requerida para su montaje. Resulta fácil, entonces, pensar que se puede tratar con menos delicadeza a otros componentes que aguantan mejor los malos tratos, sin embargo, siempre debe tenerse en cuenta que los rodamientos pueden resultar dañados por prácticas inadecuadas en el montaje de otros componentes mecánicos. Este artículo describe un incidente en el que un rodamiento fue dañado por el montaje incorrecto de un acoplamiento de elementos elásticos.

LA CIRCUNSTANCIA

El usuario de un reductor de velocidad reportó ruido excesivo en operación. En cuanto llegamos a la planta pudimos constatar el alto nivel del ruido. Desmontamos la caja y notamos que al hacer girar el eje lentamente con la mano, el movimiento se sentía áspero. El usuario reportaba que no habían notado nada antes o durante la instalación, sin embargo, el problema se manifestó prácticamente desde  la puesta en marcha del equipo.

INSPECCIÓN EXTERIOR

Al hacer la inspección preliminar del exterior de la caja, notamos que el acoplamiento de elementos elásticos montado sobre el eje de baja velocidad mostraba marcas de golpes de martillo, probablemente provocados durante su montaje.

INSPECCIÓN INTERIOR.

Una vez destapado el reductor pudimos ver que la aspereza en el movimiento provenía del rodamiento de rodillos esféricos.

ANÁLISIS Y DIAGNÓSTICO

Las flechas de la derecha muestran el punto de impacto,
que se transmite a través de los rodillos a las pistas, dejando
marcas similares a las pruebas de dureza Brinell en los
caminos de rodadura.

Al hacer la inspección de la condición interna del rodamiento encontramos marcas tipo Brinell en el camino de rodadura, a intervalos iguales a los rodillos. La revisión de las especificaciones mostró un ajuste apretado entre el eje y el acoplamiento elástico. El montaje para este ajuste requería de calentamiento de la maza del acoplamiento para que pudiera montarse libremente, sin necesidad de ejercer una fuerza sobre el eje. Sin embargo,  la evidencia indicaba se había montado a golpes, provocando el daño al rodamiento y el consecuente ruido.

De haberse continuado la operación en esas condiciones, una falla catastrófica habría sido inminente. 

CONCLUSIÓN

El reductor de velocidad se había ensamblado correctamente en la fábrica y el rodamiento no mostraba señas de defectos de fabricación. Evidentemente, el daño se debía a un descuido en las prácticas de montaje del acoplamiento. Este incidente resalta la importancia de crear conciencia en el personal que interviene en el mantenimiento e instalación de los equipos, de los riesgos que se corre cuando no se siguen rigurosamente los procedimientos recomendados para el montaje de todos los componentes de una transmisión.