BR102016019794B1

BR102016019794B1 - Métodos para determinar uma posição de mancal de um mancal em um conjunto de eixo e para posicionar um rolamento de rolos cônicos

Info

Publication number: BR102016019794B1
Application number: BR102016019794-5A
Authority: BR
Inventors: Douglas K. Brownell; Stacy K. Worley; Kyle K. Mckinzie; Robert L. Wood, Jr.
Original assignee: Deere & Company
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2022-08-23
Also published as: BR102016019794A2; DE102016218393A1; US9891136B2; CN106555821A; CN106555821B; US20170089806A1

Abstract

MÉTODOS PARA DETERMINAR UMA FIXAÇÃO DE MANCAL DE UM MANCAL EM UM CONJUNTO DE EIXO E PARA FIXAR UM MANCAL DE ROLOS CÔNICOS Um método para determinar uma fixação de mancal de um mancal em um conjunto de eixo, no qual o conjunto de eixo inclui um alojamento e um eixo rotativo com relação ao alojamento, com o mancal incluindo uma primeira parte do mancal acoplada no eixo e uma segunda parte do mancal acoplada no alojamento, inclui posicionar uma primeira porção de um dispositivo de medição em contato direto ou indireto com o alojamento e uma segunda porção do dispositivo de medição em contato direto ou indireto com o eixo. O método também inclui medir com o dispositivo de medição um parâmetro indicativo de uma quantidade de contato entre a primeira parte do mancal e a segunda parte do mancal.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente descrição se refere a métodos para montar um eixo incluindo um mancal. Em particular, a presente descrição se refere a métodos para determinar precisamente a posição de um mancal.

SUMÁRIO

[002] Um método para determinar uma posição de mancal de um mancal em um conjunto de eixo, no qual o conjunto de eixo inclui um alojamento e um eixo rotativo com relação ao alojamento, com o mancal incluindo uma primeira parte do mancal acoplada no eixo e uma segunda parte do mancal acoplada no alojamento, inclui posicionar uma primeira porção de um dispositivo de medição em contato direto ou indireto com o alojamento e uma segunda porção do dispositivo de medição em contato direto ou indireto com o eixo. O método também inclui medir com o dispositivo de medição um parâmetro indicativo de uma quantidade de contato entre a primeira parte do mancal e a segunda parte do mancal.

[003] Um método para determinar uma posição de mancal de um mancal em um conjunto de eixo, no qual o conjunto de eixo inclui um alojamento e um eixo rotativo com relação ao alojamento, com o mancal incluindo uma primeira parte do mancal acoplada no eixo e uma segunda parte do mancal acoplada no alojamento, incluindo posicionar um primeiro condutor de um dispositivo de medição em contato elétrico com o alojamento e posicionar um segundo condutor do dispositivo de medição em contato elétrico com o eixo. O método também inclui aplicar um estímulo com o dispositivo de medição. O método adicionalmente inclui medir com o dispositivo de medição uma resistência elétrica entre o primeiro condutor e o segundo condutor. O método adicionalmente inclui, com base na medição, correlacionar a resistência elétrica com uma força de apoio entre a primeira parte do mancal e a segunda parte do mancal.

[004] Um método para posicionar um rolamento de rolos cônicos inclui acoplar uma primeira parte do mancal incluindo um anel externo em um alojamento e acoplar uma segunda parte do mancal incluindo um anel interno em um eixo. O método também inclui posicionar uma primeira porção de um dispositivo de medição em contato direto ou indireto com o anel externo e posicionar uma segunda porção do dispositivo de medição em contato direto ou indireto com o anel interno. O método adicionalmente inclui medir com o dispositivo de medição um valor para pelo menos uma de resistência, capacitância, indutância, ou ruído de vibração entre a primeira porção do dispositivo de medição e a segunda porção do dispositivo de medição. O método também inclui, com base no valor, ajustar a proximidade da primeira parte do mancal com a segunda parte do mancal.

[005] Outros aspectos da descrição ficarão aparentes pela consideração da descrição detalhada e desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[006] FIG. 1 é uma vista em perspectiva de um conjunto de eixo.

[007] FIG. 2 é uma vista seccional transversal do conjunto de eixo da FIG. 1 ao longo de 2--2 e em um primeiro estado.

[008] FIG. 3 é uma vista seccional transversal do conjunto de eixo da FIG. 1 ao longo de 2--2 em um segundo estado.

[009] FIG. 4 é fluxograma para determinar e ajustar a força de apoio de um rolamento de rolos cônicos.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0010] Antes que qualquer modalidade da descrição seja explicada em detalhes, deve-se entender que a descrição não está limitada em sua aplicação aos detalhes de construção e ao arranjo de componentes apresentados na descrição seguinte ou ilustrados nos desenhos anexos. A descrição é capaz de suportar outras modalidades e de ser praticada ou de ser realizada de várias maneiras.

[0011] FIGS. 1 e 2 ilustram um conjunto de eixo 10 de acordo com uma modalidade da descrição. O conjunto de eixo 10 inclui um alojamento 14 e um eixo 18 se estendendo através do alojamento 14. Primeiro e segundo mancais 22, 26 são posicionados entre o alojamento 14 e o eixo 18 em lados opostos do alojamento 14 de maneira tal que o eixo 18 é restringido axialmente em relação ao alojamento 14 e rotativo em relação ao alojamento 14. Tanto o alojamento 14 quanto o eixo 18 são no geral construídos do mesmo ou um diferente metal adequado.

[0012] Com relação às FIGS. 1-3, o primeiro mancal 22 e o segundo mancal 26 compreendem os mesmos componentes e, portanto, números de referência iguais são duplicados para componentes iguais. Em particular, o primeiro e o segundo mancais 22, 26 incluem cada qual um primeiro anel interno 50 com uma superfície externa cônica 54 e um segundo anel externo 58 com uma superfície interna cônica 60 opondo à superfície externa 54. Um conjunto de rolos 62 aloja uma pluralidade de elementos de rolamento distribuídos circunferencialmente 66 (isto é, rolos). Os rolos 66 são arranjados em uma trilha 70 formada em um respectivo anel interno 50 e são posicionados radialmente entre o anel interno 50 e o anel externo 58 do mancal associado 22, 26. O anel interno 50 e conjunto de rolos 62 juntos definem uma primeira parte do mancal, enquanto o anel externo 58 define uma segunda parte do mancal complementar.

[0013] Com relação particular à FIG. 3, os anéis externos 58 são dimensionados e modelados para ser recebidos em rebaixos de furo 104 do alojamento 14. Os rebaixos de furo 104 funcionam como uma superfície limitadora para posicionar precisamente os anéis externos 58. Um diâmetro interno de cada anel interno 50 é dimensionado e modelado para receber e afixar o eixo 18 em um encaixe por pressão (isto é, uma interface conjugada com zero folga), embora outras maneiras adequadas de montagem dos anéis internos 50 sobre o eixo 18 sejam possíveis. A primeira parte do mancal é, portanto, configurada para ser recebida pela segunda parte do mancal. Especificamente, os anéis internos 50 de cada qual do primeiro e do segundo mancais 22, 26 têm um menor diâmetro externo em uma primeira extremidade 108, que aumenta gradualmente em direção a uma segunda extremidade 112. Similarmente, os anéis externos 58 de cada qual do primeiro e do segundo mancais 22, 26 têm um menor diâmetro interno em uma primeira extremidade 120, que diminui gradualmente em direção a uma segunda extremidade 124. O anel externo 50, anel interno 58 e o conjunto de rolos 62 (incluindo os rolos 66) de cada qual do primeiro e do segundo mancais 22, 26 são construídos de um metal adequado, que pode ser diferente daquele do alojamento 14 e do eixo 18.

[0014] O conjunto de eixo 10 pode ser montado de diversas maneiras conhecidas pelos versados na técnica. Como um exemplo, o conjunto de eixo 10 é montado, pelo menos em parte, instalando os anéis externos 58 de cada qual do primeiro e segundo mancais 22, 26 nos rebaixos de furo 104. Os anéis internos 50 são presos no eixo 18, depois do que o eixo 18 é orientado no alojamento 14 de maneira tal que os anéis internos 50 fiquem posicionados nos respectivos anéis externos 58 com os rolos 66 entre eles. À medida que os anéis internos 50 e os anéis externos 58 são pressionados um para dentro do outro, os rolos 66 entram em um maior contato com a superfície externa 54 dos anéis internos 50 e a superfície interna 60 dos anéis externos 58. Uma vez devidamente posicionados, o primeiro e segundo mancais 22, 26 ficam em folga axial (isto é, um primeiro estado mostrado na FIG. 2) e têm um encaixe relativamente folgado. Em outras palavras, menos de 100% dos rolos 66 ficam em contato com as superfícies externa e interna 54, 60, respectivamente, dos respectivos anéis internos e anéis externos 50, 58. Frequentemente, quando o conjunto de eixo 10 está em folga axial, menos de 50% dos rolos 66 ficam em contato tanto com o anel interno 50 quanto com o anel externo 58 ao mesmo tempo. Um prendedor (não mostrado) em cada extremidade do eixo 18 é então aplicado e apertado para colocar os respectivos primeiro e segundo mancais 22, 26 em pré-carga (isto é, um segundo estado mostrado na FIG. 3). Adicionalmente, ou alternativamente, o primeiro e o segundo mancais 22, 26 podem ser posicionados por calços ou usinagem precisa. Quando o primeiro e segundo mancais 22, 26 estão em pré- carga, a porcentagem de rolos 66 contactando as superfícies externa e interna 54, 60, respectivamente, dos respectivos anéis externos e anéis internos 58, 50 aumenta para cerca de 100% (isto é, todos ou substancialmente todos os rolos 62 estão em contato). Etapas adicionais ou alternativas necessárias para montar o conjunto de eixo são bem conhecidas na técnica, mas não especificamente discutidas aqui.

[0015] Rolamentos de rolos cônicos, tal como a maioria dos tipos de mancais, precisam ser instalados com uma força de suporte ou compressiva suficiente entre os anéis internos 50 e anéis externos 58, que tende a manter as partes dos mancais juntas. Uma força de apoio muito grande, entretanto, pode danificar os mancais.

[0016] FIG. 4 mostra um fluxograma de um método exemplar 200 para determinar uma força de apoio. Uma vez que o conjunto de eixo 10 é montado (etapa 202), o método 200 inclui contactar, ou acoplar, ou posicionar direta ou indiretamente um dispositivo de medição entre ou através do alojamento e o eixo (etapa 204), aplicar um estímulo (etapa 206), e medir um parâmetro indicativo de uma quantidade de contato entre uma primeira parte do mancal (por exemplo, o anel interno 50 e conjunto de rolos 62) e uma segunda parte do mancal (por exemplo, o anel externo 58) (etapa 208). O método 200 também inclui determinar uma força entre a primeira e segunda partes do mancal comparando o parâmetro medido com um valor predeterminado para o parâmetro (etapa 212), e determinar se a força de apoio é aceitável (214), sim (etapa 218) ou não (etapa 216).

[0017] Com referência às FIGS. 2 e 3, medição do parâmetro indicativo de uma quantidade de contato entre a primeira e segunda partes do mancal (etapa 208) pode ser feita com um dispositivo de medição ou medidor 250.

[0018] Resistência elétrica, capacitância, indutância, gradiente térmico, e ruído vibracional podem ser usados para determinar o grau de contato entre duas partes de metal. Em decorrência disto, essas propriedades podem ser usadas para medir a quantidade de contato entre ou através da primeira e da segunda partes do mancal (por exemplo, o anel interno 50, o anel externo 58, e o conjunto de rolos 62) do primeiro e do segundo mancais 22, 26. O medidor 250 pode ser na forma, por exemplo, de um ohmímetro, um medidor LCR, um medidor de capacitância, um medidor de capacitância aumentada, ou um acelerômetro. Dessa maneira, como indicado na etapa 204, o método inclui contactar ou acoplar ou posicionar o medidor 250 entre ou através do alojamento 14 e do eixo 18 e medir um ou mais de uma resistência, uma capacitância, uma indutância, um gradiente ou diferença térmica, ou um ruído vibracional entre a primeira e segunda partes do mancal.

[0019] Para medir parâmetros elétricos tais como resistência, capacitância e indutância, um primeiro condutor de teste 254 do medidor 250 é posicionado em contato com o alojamento 14 (FIGS. 2 e 3), que está em contato e comunicação com a segunda parte do mancal (por exemplo, o anel externo 58). Similarmente, um segundo condutor de teste 258 do medidor 250 é posicionado em contato com o eixo 18 (FIGS. 2 e 3), que está em contato e comunicação com a primeira parte do mancal (por exemplo, o anel interno 50 e o conjunto de rolos 62). Os rolos 66 são posicionados entre o anel interno 50 e o anel externo 58 e, como discutido anteriormente, são configurados para ficar em contato e em comunicação tanto com o anel interno 50 quanto com o anel externo 58 por meio das respectivas superfícies externa e interna 54, 60. Em modalidades adicionais, os condutores 254, 258 poderiam ficar em contato ou acoplados em estruturas auxiliares (por exemplo, chapas ou linguetas) que são por sua vez acopladas no alojamento 14 e no eixo 18, respectivamente. Em algumas modalidades, os condutores 254, 258 poderiam ficar em contato direto com o respectivo anel interno 50 e anel externo 58. Em geral, pode ser possível, dependendo do tipo e configuração de mancal específico, conectar os condutores 254, 258 em qualquer elemento do mancal, alojamento, ou eixo em lados opostos dos rolos a fim de determinar o nível de força de apoio através desses elementos.

[0020] Considerando adicionalmente a etapa 208, em resposta a um estímulo, isto é, uma excitação de corrente contínua (CC) ou corrente alternada (CA), o medidor 250 mede um ou mais de uma resistência, uma capacitância, ou indutância entre o alojamento 14 e o eixo 18 para determinar a impedância entre a primeira e segunda partes do mancal.

[0021] No contexto dos rolamentos de rolos cônicos 22, 26, maior força de apoio entre a superfície externa e interna 54, 60 do anel interno 50 e do anel externo 58, respectivamente, aumenta o contato entre a superfície externa 54 e os rolos 66, e entre os rolos 66 e a superfície interna 60. Dessa maneira, a resistência elétrica através desses componentes montados diminui. Portanto, o primeiro e segundo mancais 22, 26 têm uma maior resistência quando em folga axial do que em pré-carga. Ao contrário, à medida que o contato entre esses componentes montados aumenta, a capacitância aumenta para um dado estímulo de excitação de CA. Portanto, o primeiro e segundo mancais 22, 26 têm uma menor capacitância quando em folga axial do que quando em pré-carga.

[0022] Adicionalmente considerando a etapa 212, os valores medidos para uma ou mais de resistência, capacitância ou indutância são usados para determinar ou estimar uma força entre a primeira e a segunda partes do mancal (neste contexto, “determinar” pode também incluir cálculos de força exatos, bem como estimativas e identificação de força por meio de tabelas de busca, etc.). Em particular, o método adicionalmente inclui comparar ou correlacionar os valores medidos para uma ou mais de resistência, capacitância, ou indutância com um valor predeterminado, uma faixa de valores, ou uma tabela de valores para o mesmo. Em outras palavras, os valores medidos para resistência, capacitância e/ou indutância podem ser correlacionados com o valor predeterminado, faixa de valores, ou tabela de valores para determinar ou estimar a força de apoio.

[0023] Continuando com referência à FIG. 4 e com relação à etapa 208, o estímulo pode ser na forma de um sinal vibracional. Um estímulo baseado em vibração de alta frequência gerará “ruído” induzido por vibração emitido pelo contato entre a primeira e segunda partes do mancal. Dessa maneira, e com relação à etapa 212, o ruído emitido pode ser medido pelo dispositivo de medição (por exemplo, por um acelerômetro). À medida que as superfícies externa e interna 54, 60 do anel interno 50 e do anel externo 58, respectivamente, aumentam o contato com os rolos 66, o valor de ruído detectado cai. Portanto, o primeiro e segundo mancais 22, 26 têm um maior valor de ruído de vibração quando em folga axial do que em pré-carga.

[0024] O estímulo pode também ser na forma de um sinal térmico, isto é, um gradiente de temperatura através da primeira e da segunda partes do mancal.

[0025] Na etapa 212, os valores medidos de ruído são usados para determinar ou estimar uma força compressiva ou de apoio entre a primeira parte do mancal e a segunda parte do mancal. Em particular, o método adicionalmente inclui comparar os valores medidos para ruído vibracional com um valor predeterminado, uma faixa de valores, ou uma tabela de valores para determinar ou estimar a força de apoio de entre o primeiro e segundo mancais 22, 26.

[0026] O método 200 pode ser adicionalmente usado para ajustar a força de apoio em um valor desejado ou dentro de uma faixa desejada. Dessa maneira, uma vez que a força de apoio tenha sido inicialmente determinada, caso não aceitável (etapa 214), a posição da primeira parte do mancal pode ser ajustada em relação à segunda parte do mancal com base em uma diferença entre o parâmetro medido e o valor predeterminado, uma faixa de valores desejados, ou uma tabela de valores para o parâmetro, como indicado na etapa 216. Uma vez que a primeira e a segunda partes do mancal tenham sido ajustadas usando técnicas conhecidas, a força de apoio pode ser redeterminada usando as etapas 208, 210, e 212. Este processo pode continuar interativamente até que o parâmetro medido indique a força de apoio apropriada.

[0027] A força de apoio entre a primeira e segunda partes do mancal é importante para preservar a vida dos mancais 22, 26. Uma força de apoio que é demasiadamente grande ou é insuficiente pode fazer com que os mancais desgastem mais rapidamente e/ou catastroficamente, que é prejudicial para a vida da máquina na qual o conjunto de eixo é uma parte. Qualquer dos métodos previamente descrito, isto é, medições envolvendo resistência, capacitância, indutância, ou induzida por ruído de vibração, pode ser usado sozinho ou em combinação para determinar a força de apoio de rolamento de rolos cônicos em um conjunto de eixo. Adicionalmente, ou alternativamente, os métodos descritos aqui podem ser usados para verificar uma força de apoio ajustada por qualquer método conhecido.

[0028] O primeiro e segundo mancais 22, 26 podem também ter construções ou recursos alternativos ou adicionais além daqueles ilustrados e descritos aqui, e o método pode ser aplicável, por exemplo, a mancais de rolos, mancais de esfera, mancais de empuxo de esfera, mancais de empuxo de rolos, etc., e pode ser adicionalmente aplicável a outros componentes ou conjuntos de componentes com um relacionamento complementar. Além do mais, o método revelado aqui pode ser aplicado a qualquer uso de qualquer número de mancais montados entre um eixo e uma outra parte de uma máquina ou dispositivo, incluindo entre um eixo e um alojamento, armação, ou qualquer outra estrutura ou elemento. Adicionalmente, o termo “alojamento” é usado de forma geral de maneira a incluir e englobar todas tais outras estruturas e elementos.

[0029] Vários recursos e vantagens da descrição são apresentados nas reivindicações seguintes.

Claims

1. Método para determinar uma posição de mancal de um mancal em um conjunto de eixo, o conjunto de eixo incluindo um alojamento e um eixo rotativo com relação ao alojamento, o mancal incluindo uma primeira parte do mancal acoplada no eixo e uma segunda parte do mancal acoplada no alojamento, o método caracterizado pelo fato de que compreende: i. posicionar uma primeira porção de um dispositivo de medição em contato direto ou indireto com o alojamento e uma segunda porção do dispositivo de medição em contato direto ou indireto com o eixo; e ii. medir com o dispositivo de medição um parâmetro indicativo de uma quantidade de contato entre a primeira parte do mancal e a segunda parte do mancal, em que medir um parâmetro indicativo de uma quantidade de contato entre a primeira parte do mancal e a segunda parte do mancal inclui medir um valor de um ou mais de resistência, capacitância, ou indutância.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente aplicar um estímulo no conjunto de eixo, o estímulo sendo um ou mais de uma excitação de CA, ou uma excitação de CC.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente ajustar toda ou qualquer da primeira e segunda partes dos mancais com base pelo menos em parte na medição do parâmetro.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o mancal é um rolamento de rolos cônicos.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira parte do mancal é um anel externo acoplado ao alojamento, e a segunda parte do mancal é um anel interno acoplado ao eixo, e em que posicionar uma primeira porção de um dispositivo de medição em contato direto ou indireto com o alojamento e uma segunda porção do dispositivo de medição em contato direto ou indireto com o eixo inclui posicionar a primeira porção do dispositivo de medição em contato direto ou indireto com o anel externo e a segunda porção do dispositivo de medição em contato direto ou indireto com o anel interno.

6. Método para determinar uma posição de mancal de um mancal em um conjunto de eixo, o conjunto de eixo incluindo um alojamento e um eixo rotativo com relação ao alojamento, o mancal incluindo uma primeira parte do mancal acoplada no eixo e uma segunda parte do mancal acoplada no alojamento, o método caracterizado pelo fato de que compreende: i. posicionar um primeiro condutor de um dispositivo de medição em contato elétrico com o alojamento; ii. posicionar um segundo condutor do dispositivo de medição em contato elétrico com o eixo; iii. aplicar um estímulo com o dispositivo de medição; iv. medir um parâmetro elétrico entre o primeiro condutor e o segundo condutor com o dispositivo de medição; e v. com base na medição, correlacionar o parâmetro elétrico com uma força de apoio entre a primeira parte do mancal e a segunda parte do mancal, em que o parâmetro elétrico inclui um de uma resistência elétrica, capacitância ou indutância.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que posicionar um primeiro condutor de um dispositivo de medição em contato elétrico com o alojamento inclui posicionar o primeiro condutor do dispositivo de medição em contato elétrico com a segunda parte de mancal, e em que posicionar o segundo condutor do dispositivo de medição em contato elétrico com o eixo inclui posicionar o segundo condutor do dispositivo de medição em contato elétrico com a primeira parte de mancal.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o mancal é um rolamento de rolos cônicos, a segunda parte de mancal sendo um anel externo acoplado ao alojamento, e a primeira parte de mancal sendo um anel interno acoplado ao eixo.

9. Método para posicionar um rolamento de rolos cônicos, o método caracterizado pelo fato de que inclui: i. acoplar uma primeira parte do mancal incluindo um anel externo em um alojamento; ii. acoplar uma segunda parte do mancal incluindo um anel interno em um eixo; iii. posicionar uma primeira porção de um dispositivo de medição em contato direto ou indireto com o anel externo; iv. posicionar uma segunda porção do dispositivo de medição em contato direto ou indireto com o anel interno; v. medir com o dispositivo de medição um valor para pelo menos um de resistência, capacitância, ou indutância entre a primeira porção do dispositivo de medição e a segunda porção do dispositivo de medição; e vi. com base no valor, ajustar a proximidade da primeira parte do mancal com a segunda parte do mancal.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que medir um valor para pelo menos um de resistência, capacitância, ou indutância significa medir uma resistência.

11. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que medir um valor para pelo menos um de resistência, capacitância, ou indutância significa medir uma capacitância.

12. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que medir um valor para pelo menos um de resistência, capacitância, ou indutância significa medir uma indutância.

13. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente aplicar um estímulo com o dispositivo de medição, o estímulo sendo um ou mais de uma excitação de CA, ou uma excitação de CC.