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La présente invention concerne un palier lisse à douille, et notam- ment une boîte d'essieu pour véhicules ferroviaires avec coussinet à coquil- le reposant par sa surface de frottement sur un arbre ou sur une fusée d'es- sieu, constamment alimentée par un lubrifiant formant un film sur la surfa- ce de la portée. La pratique a montré que, malgré de multiples tentatives de perfectionnement, ces paliers ou boites d'essieu n'atteignent pas la du- rée de service voulue, et que, aussi bien pour les douilles de paliers lisses normaux que pour les coussinets des boîtes d'essieu pour véhicules ferroviaires, la surface de roulement s'use par frottement-âpres une durée de service extrêmement courte, de sorte que les cas d'échauffement des pa- liers et de l'arbre sont extrêmement fréquents.
Dans le cas notamment de coussinets de boîtes d'essieu il a été souvent constaté que la surface por- tante du coussinet, même si elle a été soigneusement usinée, fait apparaî- tre, entre deux révisions successives, des endroits usés. Cet état de cho- ses n'est pas dû aux défauts des matériaux, mais au fait que, sous l'effet de la charge supportée, la surface portante du coussinet chargée d'un seul côté, ou d'une douille, repose sur l'arbre ou sur la fusée de l'essieu tou- jours par le même point de sa périphérie et, par conséquent, subit le plus fort frottement en ce point.
En outre, le film de lubrifiant de l'arbre ou de la fusée d'essieu est soumis à la plus forte action de la chaleur et de la pression précisément dans la zone où la surface portante de la douil- le et du coussinet est soumise à la plus forte pression, et par conséquent l'action lubrifiante de ce film se trouve si fortement affectée que, sur- tout dans le cas de paliers fortement chargés, ce film est complètement chas- sé de ce point de pression, et le métal du palier se trouve appliqué à sec directement sur l'acier sur lequel il frotte.
Le frottement de l'arbre contre le point de pression de la surface portante de la douille ou du coussinet a pour conséquence la formation d'u- ne surface meulée exactement conforme à la courbure de l'arbre et qui, au fur et à mesure du fonctionnement, s'élargit des deux côtés vers la périphé- rie, plus ou moins rapidement selon les conditions de marche et de lubrifi- cation. L'élargissement progressif de la partie usée par le frottement de la surface portante du coussinet a pour effet d'augmenter la résistance op- posée par cette partie au passage du lubrifiant dans la zone du point de pression entre la surface portante du coussinet et de l'arbre, et d'accélé- rer son usure par frottement.
Selon l'invention, cet inconvénient est évité, ainsi que les essais l'ont montré, en particulier avec des paliers lisses de toute nature forte- ment chargés d'un côté, grâce au fait que l'arbre ou la fusée d'essieu sont cintrés dans la zone de la surface de roulement de la douille ou du coussi- net et, de ce fait, pendant la rotation de l'arbre ou de l'essieu, ceux-ci sont en contact avec la surface portante du coussinet, par l'intermédiaire d'un film de lubrifiant, en des points différents soumis à la charge, se dé- plaçant du centre vers le bord de la douille ou du coussinet, et il se for- me ainsi, entre l'arbre ou la fusée d'essieu et la surface de roulement de la douille ou du coussinet, des intervalles de section et de position axia- le variables pour le lubrifiant, permettant le maintien d'une couche de lu- brifiant continue.
L'arbre ou la fusée d'essieu peuvent aussi être cintrés plusieurs fois dans la zone du palier. Dans le cas de paliers lisses avec douille, il faut, pour obtenir l'effet recherché par l'invention, que le diamètre intérieur des paliers soit supérieur d'au moins quelques centièmes de millimètres à la cote totale résultant du diamètre de l'arbre et de sa flèche .
Au dessin annexé, l'invention est représentée schématiquement à l'aide de deux exemples de réalisation, le cintrage des arbres étant inten- tionnellement exagéré pour faciliter la lecture des figures.
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Les figures 1 à 6 représentent un coussinet chargé d'un côté et la fusée d'essieu cintrée d'une boîte d'essieu pour véhicules ferroviaires, en coupe longitudinale et en coupe transversale, dans trois phases de rota- tion successives de la fusée d'essieu, décalées de 90 .
Les figures 7 et 8 représentent une douille chargée d'un seul côté, et un arbre cintré d'un palier lisse normali respectivement en coupe longitu- dinale et en coupe transversale, dans la"position de rotation correspondant à celle des figures 1 et 2.
Le coussinet 1 d'une boite d'essieu de forme habituelle, comporte une surface portante 2 cylindrique, tournée, dont le diamètre est générale- ment sensiblement plus grand que celui de la fusée 3 de l'essieu 4, laquelle comporte également, de façon connue,l'habituelle fusée de sûreté 5 et un collet de butée 6. La fusée d'essieu 3 est cintrée une fois, la flèche étant de 0,05 à 0,3 mm. La courbure est choisie en fonction de la longueur du coussinet 1 et du diamètre de la fusée d'essieu 3, étant donné que ces deux facteurs influent très fortement sur l'effet de ressort entre la fusée et le coussinet.
Il convient de rappeler que la fusée 3 est constamment alimentée en lubrifiant par un tampon de graissage adjacent à la fusée (non représenté),
Dans la phase de rotation de la fusée 3 représentée aux figures 1 et 2, le sommet 7 de la partie cintrée se trouve dans sa position la plus basse et la concavité 8 de la fusée 3 se trouve à l'intérieur de la surface portante 2 du coussinet,laquelle repose ainsi sur la fusée 3 par ses zones marginales 9, 10 situées à proximité de la fusée de sûreté 5 et du collet de butée 6. De cette façon, il se forme dans toute la zone restante de la surface portante 2, entre les zones marginales, un espace 11 en forme de fente qui permet le passage du film de lubrifiant.
Lorsque le sommet 7 de la fusée cintrée 3 se trouve à l'intérieur de la surface portante 2 du coussinet 1, c'est-à-dire dans la position représentée aux figures 3 et 4, le coussinet ne repose,par contre, sur la fusée 3 que par sa zone centrale, et il se forme des deux côtés de cette zone d'appui, entre les surfaces por- tantes du coussinet et de la fusée, des espaces ou évidements 12 permettant le passage du filmdee lubrifiant. Dans la phase de rotation de la fusée 3 représentée aux figures 5 et 6, le sommet de courbure 7 se trouve en posi- tion moyenne, entre sa position la plus haute et la plus basse.
La coupe de la figure 6 montre clairement que le coussinet 1 repose alors par un bord marginal, et notamment par le bord marginal gauche 13, sur la partie cintrée 7 dans la partie centrale de la fusée, et par l'autre bord marginal 14 de sa surface de roulement,il repose à proximité de la fusée de sûreté et du collet de butée, c'est-à-dire qu'il repose sur la fusée d'essieu par trois points seulement, les autres points de la surface de roulement du coussinet n'étant pas en contact avec la fusée,de sorte que le film du lu- brifiant subsiste de façon continue sur toute la surface portante du cous- sinet.
Les coussinets peuvent avoir -comme jusqu'à présent une surface portante d'un diamètre plus grand que la fusée d'essieu y compris sa flèche, et peuvent être placés sur une fusée d'essieu ayant un ou plusieurs cintres, Au cours du rodage en exploitation normale, la surface portante du coussi- net s'adapte à la forme cintrée de la fusée d'essieu 3. Après le rodage, la forme de la surface portante du coussinet reste inchangée, à l'usure nor- male près.
Comme le montrent les figures 7 et 8, l'invention peut s'appliquer, dans les mêmes conditions que pour le coussinet 1, à une douille et un ar- bre. Dans ce cas, l'arbre 3 n'est cintré -une ou plusieurs fois- que dans la zone de la douille, et le diamètre intérieur de cette dernière est légè- rement plus grand que la cote totale du diamètre de l'arbre avec sa flèche.
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Ainsi, on obtient, lors de la rotation de l'arbre 3, les mêmes conditions de rotation que dans le premier exemple décrit et représenté. La coupe représentée à la figure 8 montre l'arbre 3 ayant sa partie cintrée dans la même phase de rotation que la fusée 3 représentée à la figure 2. Dans ce cas, la douille ne repose sur l'arbre 3 que par sa surface marginale, de sorte qu'il reste entre la douille et l'arbre un espace 11 pour le pas- sage de lubrifiant.
Selon l'invention, le cintrage de la fusée d'essieu ou d'un arbre constitue un moyen garantissant, d'une part, une surépaisseur des surfaces portantes du coussinet ou de la douille qui s'adapte, par rodage, à la cour- bure de la fusée d'essieu et assure, d'autre part, la formation, entre les surfaces portantes glissant l'une sur l'autre,des coussinets et de la fusée d'essieu (ou de l'arbre et de la douille), d'espaces ou fentes de position axiale constamment variable pour la répartition du lubrifiant,ainsi que la formation de points d'appui pour la transmission de la pression.
Le cintrage de la fusée d'essieu peut être obtenu par différents procédés, par exemple sur un tour à copier ou par façonnage par pression ou par chaleur. Dans le cas d'un façonnage par pression de la fusée d'es- sieu 3, on place cette fusée, avec la fusée de sûreté 5 et le collet de bu- tée 6, sur un support, et on cintre la fusée, par exemple au milieu de la longueur de sa surface portante, au moyen d'un dispositif de pression appro- priée, de façon à obtenir une flèche de 0,05 à 0,3 mm. Une pièce profilée posée en haut sur la fusée d'essieu 3 permet d'éviter un excès de cintrage.
En serrant le collet de butée 6 dans un puissant dispositif de fixation, on peut éviter un gauchissement de la fusée d'essieu lors du façonnage. En- fin, la fusée d'essieu peut être cintrée sans application de pression, par un réchauffage rapide à la température requise d'une partie déterminée de sa périphérie.
On peut aussi prévoir une flèche de l'arbre ou de la fusée d'es- sieu si faible que,lorsque le coussinet est soumis à une forte charge déter- minée et que l'arbre ne'tourne pas, il ne forme pas de véritables fentes entre les surfaces portantes du coussinet èt de l'arbre (ou de la fusée d'es- sieu), en raison de l'effet de ressort entre le coussinet et l'arbre ou la fusée d'essieu dans la zone de leurs surfaces portantes appliquées l'une contre l'autre. Par contre, lorsque l'arbre ou la fusée d'essieu tournent, les points d'appui changent constamment de position axiale, et une fente de lubrifiant se forme sur tous les points de la surface d'appui du coussinet, de sorte que l'effet voulu de la présence constante d'un film de lubrifiant ininterrompu est atteint.
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The present invention relates to a sleeve-type plain bearing, and in particular to an axle box for railway vehicles with a shell bearing resting by its friction surface on a shaft or on a stub axle, constantly supplied by a lubricant forming a film on the surface of the seat. Practice has shown that, despite numerous attempts at improvement, these bearings or axle boxes do not achieve the desired service life, and that, both for the sleeves of normal plain bearings and for the bearings of the boxes axle for rail vehicles, the running surface wears down by friction after an extremely short service life, so that the bearings and shaft overheat are extremely frequent.
In the case in particular of axle box bearings, it has often been observed that the bearing surface of the bearing, even if it has been carefully machined, shows, between two successive overhauls, worn spots. This state of affairs is not due to defects in the materials, but to the fact that, under the effect of the supported load, the bearing surface of the bearing shell loaded on one side only, or of a bushing, rests on the shaft or the knuckle of the axle always by the same point of its periphery and, consequently, undergoes the strongest friction at this point.
In addition, the lubricant film of the shaft or stub axle is subjected to the strongest action of heat and pressure precisely in the area where the bearing surface of the bush and bush is subjected. at the highest pressure, and consequently the lubricating action of this film is so strongly affected that, especially in the case of heavily loaded bearings, this film is completely removed from this pressure point, and the metal of the bearing is applied dry directly to the steel on which it rubs.
The friction of the shaft against the pressure point of the bearing surface of the bush or bearing results in the formation of a ground surface which exactly conforms to the curvature of the shaft and which, over time during operation, widens on both sides towards the periphery, more or less rapidly depending on the running and lubrication conditions. The progressive widening of the part worn by the friction of the bearing surface of the bearing has the effect of increasing the resistance op- posed by this part to the passage of the lubricant in the region of the pressure point between the bearing surface of the bearing and of the shaft, and accelerate its wear by friction.
According to the invention, this drawback is avoided, as tests have shown, in particular with plain bearings of any kind heavily loaded on one side, thanks to the fact that the shaft or the stub axle are bent in the area of the bearing surface of the bushing or bearing and, therefore, during rotation of the shaft or axle, these are in contact with the bearing surface of the bearing, by means of a film of lubricant, at different points subjected to the load, moving from the center towards the edge of the sleeve or the bearing, and it thus forms, between the shaft or the stub axle and bushing or bearing running surface, variable section and axial position intervals for the lubricant, allowing a continuous lubricant layer to be maintained.
The shaft or stub axle can also be bent several times in the bearing area. In the case of plain bearings with sleeve, it is necessary, in order to obtain the effect sought by the invention, for the internal diameter of the bearings to be at least a few hundredths of a millimeter greater than the total dimension resulting from the diameter of the shaft. and his arrow.
In the accompanying drawing, the invention is shown schematically with the aid of two exemplary embodiments, the bending of the shafts being intentionally exaggerated to facilitate reading of the figures.
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Figures 1 to 6 show a bearing loaded on one side and the curved stub axle of an axle box for railway vehicles, in longitudinal section and in cross section, in three successive rotational phases of the stub axle axle, offset by 90.
Figures 7 and 8 show a bush loaded on one side only, and a curved shaft of a plain bearing normalized respectively in longitudinal section and in cross section, in the "rotational position corresponding to that of Figures 1 and 2 .
The bearing 1 of an axle box of usual shape has a cylindrical bearing surface 2, turned, the diameter of which is generally appreciably larger than that of the stub 3 of the axle 4, which also comprises, known manner, the usual safety rocket 5 and a stop collar 6. The axle knuckle 3 is bent once, the deflection being from 0.05 to 0.3 mm. The curvature is chosen depending on the length of the bearing 1 and the diameter of the stub axle 3, since these two factors have a very strong influence on the spring effect between the stub and the bearing.
It should be remembered that the spindle 3 is constantly supplied with lubricant by a lubricating pad adjacent to the spindle (not shown),
In the phase of rotation of the rocket 3 shown in Figures 1 and 2, the top 7 of the arched part is in its lowest position and the concavity 8 of the rocket 3 is inside the bearing surface 2 of the bearing, which thus rests on the rocket 3 by its marginal areas 9, 10 located near the safety rocket 5 and the stop collar 6. In this way, it forms in the entire remaining area of the bearing surface 2 , between the marginal zones, a space 11 in the form of a slot which allows the passage of the lubricant film.
When the top 7 of the curved rocket 3 is inside the bearing surface 2 of the pad 1, that is to say in the position shown in Figures 3 and 4, the pad does not rest, on the other hand, on spindle 3 only through its central zone, and on both sides of this bearing zone, between the bearing surfaces of the bearing and of the spindle, spaces or recesses 12 are formed allowing the passage of the lubricant film. In the phase of rotation of the rocket 3 shown in FIGS. 5 and 6, the apex of curvature 7 is in the middle position, between its highest and lowest position.
The section of FIG. 6 clearly shows that the bearing 1 then rests by a marginal edge, and in particular by the left marginal edge 13, on the curved part 7 in the central part of the rocket, and by the other marginal edge 14 of its running surface, it rests close to the safety knuckle and the thrust collar, i.e. it rests on the axle knuckle by only three points, the other points of the running surface of the pad not being in contact with the rocket, so that the film of lubricant remains continuously over the entire bearing surface of the pad.
The bearings may have - as heretofore a bearing surface of a diameter larger than the stub axle including its boom, and may be placed on a stub axle having one or more hangers, During break-in in normal operation, the bearing surface of the bearing adapts to the curved shape of the stub axle 3. After lapping, the shape of the bearing surface of the bearing remains unchanged, except for normal wear.
As shown in FIGS. 7 and 8, the invention can be applied, under the same conditions as for the bearing 1, to a bush and a shaft. In this case, the shaft 3 is only bent -one or more times- in the area of the sleeve, and the internal diameter of the latter is slightly larger than the total dimension of the diameter of the shaft with his arrow.
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Thus, during the rotation of the shaft 3, the same conditions of rotation are obtained as in the first example described and shown. The section shown in figure 8 shows the shaft 3 having its bent part in the same phase of rotation as the spindle 3 shown in figure 2. In this case, the bush rests on the shaft 3 only by its marginal surface. , so that a space 11 remains between the sleeve and the shaft for the passage of lubricant.
According to the invention, the bending of the stub axle or of a shaft constitutes a means guaranteeing, on the one hand, an extra thickness of the bearing surfaces of the bearing or of the sleeve which adapts, by lapping, to the court. - bure of the stub axle and ensures, on the other hand, the formation, between the bearing surfaces sliding one on the other, of the bearings and of the stub axle (or of the shaft and of the sleeve), spaces or slots of constantly variable axial position for the distribution of the lubricant, as well as the formation of fulcrum points for the transmission of pressure.
Bending of the stub axle can be achieved by different methods, for example on a copying lathe or by pressure or heat shaping. In the case of pressure shaping of the axle knuckle 3, this rocket, with the safety rocket 5 and the stop collar 6, is placed on a support, and the rocket is bent, by example in the middle of the length of its bearing surface, by means of a suitable pressure device, so as to obtain a deflection of 0.05 to 0.3 mm. A profiled part placed at the top on the stub axle 3 makes it possible to avoid excessive bending.
By tightening the stop collar 6 in a powerful fastening device, warping of the stub axle during shaping can be avoided. Finally, the stub axle can be bent without the application of pressure, by rapidly heating to the required temperature of a determined part of its periphery.
It is also possible to provide such a weak shaft or stub axle deflection that, when the bearing is subjected to a determined high load and the shaft does not turn, it does not form a shaft. real gaps between the bearing surfaces of the bearing and of the shaft (or stub axle), due to the spring effect between the bearing and the shaft or stub axle in the area of their bearing surfaces pressed against each other. On the other hand, when the shaft or the steering knuckle rotates, the fulcrum points constantly change their axial position, and a lubricant slot is formed on all the points of the bearing surface of the bearing, so that the The desired effect of the constant presence of an uninterrupted lubricant film is achieved.