Estudio del comportamiento dinámico de accionamientos de correas montadas con brazo de torque para aplicar técnicas del mantenimiento predictivo

Abstract

En la minería, las cintas transportadoras son importantes para trasladar minerales entre procesos. Si fallan sus accionamientos, las pérdidas económicas para las empresas son considerables. Por ello, se realiza un mantenimiento constante de estos accionamientos para prevenir fallas y mantener la continuidad en el proceso productivo. Este trabajo aborda un problema asociado al mantenimiento predictivo de los accionamientos motrices que se montan con brazo de torque, debido a que, su movimiento oscilante afecta a los sensores que miden la aceleración para el monitoreo de condiciones registrando tanto las vibraciones causadas por las fuerzas en los descansos de las máquinas como por la oscilación de la plataforma. Se propone una solución que modela este movimiento mediante un mecanismo de cuatro barras y lo sustrae de las mediciones de los acelerómetros. El estudio se enfoca en la evaluación de tres posibles movimientos para el eje de salida del reductor, movimiento que en la actualidad no se sabe cuál y es el que provoca el movimiento oscilante la plataforma. El objetivo es observar los niveles vibratorios generados por el movimiento oscilante y su posible impacto en los elementos mecánicos para cada evaluación. Se parte con la evaluación de un movimiento circular al modelo, donde se identificó una frecuencia en los espectros de aceleración en los puntos de medición al doble de la velocidad de rotación de la polea transportadora asociada a la oscilación de la plataforma. Además, se validaron los resultados de la modelación presentada en [6] respecto a la evaluación de un movimiento circular para la aceleración en el centro geométrico de la barra 3, mediante la fabricación de un banco de ensayos que representaba el mecanismo de cuatro barras a escala. Por otro lado, se analizó un movimiento elíptico que exhibió frecuencias a 2x, 4x y 6x en los puntos de medición debido a la oscilación de la plataforma. Los resultados de esta evaluación revelaron diferencias en las amplitudes vibratorias de las componentes debido a la presencia de múltiples componentes. Finalmente, se evaluó un movimiento vinculado a la rigidez variable de la polea motriz, presentando una frecuencia a la 6x de la polea. En los espectros de los puntos de medición se observaron múltiplos de esta frecuencia, llegando a la conclusión de que las componentes espectrales tanto del motor como del reductor estarían afectadas por el movimiento oscilante, aumentando sus niveles vibratorios, afectando al diagnóstico y evaluación de la severidad vibratoria.

In mining, conveyor belts are crucial for transporting minerals between processes. If their drives fail, the economic losses for companies are substantial. Therefore, constant maintenance of these drives is carried out to prevent failures and maintain continuity in the production process. This work addresses a problem associated with the predictive maintenance of the drive systems mounted with torque arms, because their oscillating movement affects the sensors that measure acceleration for condition monitoring, recording both vibrations caused by forces on the machine bearings and by the platform oscillation. A solution is proposed that models this movement using a four-bar mechanism and subtracts it from accelerometer measurements. The study focuses on evaluating three possible movements for the output shaft of the reducer, a movement that is currently unknown and is the one causing the platform's oscillating movement. The aim is to observe the vibrational levels generated by the oscillating movement and its potential impact on mechanical elements for each evaluation. It begins with evaluating a circular motion model, where a frequency was identified in the acceleration spectra at twice the rotational speed of the conveyor pulley associated with the platform's oscillation. Additionally, the results of the modeling presented in [6] regarding the evaluation of circular motion for acceleration at the geometric center of bar 3 were validated, using a scaled-down four-bar mechanism test bench. Furthermore, an elliptical motion was analyzed, which exhibited frequencies at 2x, 4x, and 6x at the measurement points due to platform oscillation. The results of this evaluation revealed differences in vibrational amplitudes of components due to the presence of multiple components. Finally, a motion linked to the variable stiffness of the drive pulley was evaluated, presenting a frequency at 6x of the pulley. In the spectra of the measurement points, multiples of this frequency were observed, leading to the conclusion that both the motor and reducer's spectral components would be affected by the oscillating movement, increasing their vibrational levels and impacting the diagnosis and evaluation of vibrational severity.