BR112020007103B1 - Mancal de rolamento vedado e método para a operação de um mancal de rolamento - Google Patents

Abstract

A invenção se refere a um mancal de rolamento (1) que apresenta uma vedação (6), a qual compreende uma arruela de escora (7) metálica fixada em um primeiro anel do mancal (2) e uma arruela de vedação (10) fixada em um segundo anel do mancal (3), a qual apresenta um anel de reforço (12) metálico e pelo menos um lábio de vedação (13, 14). A arruela de escora (7) bem como o anel de reforço (12) apresentam elevações (17, 19), que atuam em conjunto entre si, em forma de um contato de metal e metal em função da carga.

Description

[0001] A invenção se refere a um mancal de rolamento, o qual apresenta pelo menos uma vedação de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1. Além disso, a invenção se refere a um método para a operação de um mancal de rolamento vedado.

[0002] Um mancal de rolamento genérico é conhecido, por exemplo, do documento de patente alemão DE 10 2014 208 691 A1. Uma vedação desse mancal de rolamento compreende um anel de rolamento, normalmente também designado como arruela de escora, a qual é segura em um anel do mancal do mancal de rolamento. Além disso, a vedação compreende um anel de vedação, o qual está fixado no outro anel do mancal do mancal de rolamento. O anel de vedação, isto é, uma arruela de vedação, apresenta um anel de suporte metálico e vários lábios de vedação feitos de material de elastômero.

[0003] Em princípio também é conhecida a execução de vedações como vedação de cassete. Nesse contexto é feita referência, por exemplo, aos documentos de patente alemães DE 10 2012 207 688 A1, DE 10 2012 204 620 A1, ao documento de patente universal WO 2015/120831 A1 e ao documento de patente europeu EP 1 963 697 B1.

[0004] Uma disposição de mancal vedada para um aparelho agrícola é divulgada, por exemplo, no documento de patente alemão DE 10 2012 207 848 A1. Neste caso, o apoio é executado como mancal de esferas de dupla carreira.

[0005] À invenção cabe basicamente a tarefa de aperfeiçoar, em relação ao estado da técnica mencionado, apoios, os quais são apropriados, em particular, para aparelhos agrícolas.

[0006] De acordo com a invenção essa tarefa é solucionada por um mancal de rolamento com as características da reivindicação 1. Do mesmo modo, a tarefa é solucionada por um método para a operação de um mancal de rolamento de acordo com a reivindicação 9. A seguir, em conexão com o método de operação, as execuções e vantagens da invenção esclarecidas também valem similarmente para o dispositivo, isto é, o mancal de rolamento e o contrário.

[0007] Em concepção básica bem conhecida, o mancal de rolamento apresenta pelo menos uma vedação, a qual compreende uma arruela de escora de metal fixada em um primeiro anel do mancal do mancal de rolamento e uma arruela de vedação fixada no segundo anel do mancal, sendo que, a arruela de vedação apresenta um anel de reforço metálico e pelo menos um lábio de vedação de um material de elastômero. De acordo com a invenção, a arruela de escora, bem como, o anel de reforço apresentam elevações, que atuam em conjunto entre si, em forma de um contato metal e metal em forma dependente da carga mecânica do mancal de rolamento. Em particular, em fases de operação de carga mecânica elevada, com relação a uma determinada direção de carga, é dado um contato, pelo menos temporário, entre a arruela de escora e o anel de reforço, ao passo que em outras fases de operação a arruela de escora está completamente distanciada do anel de reforço. Os contatos que surgem, mediante condições de operação fixadas, entre a arruela de escora e o anel de reforço levam, em particular, a vibrações intencionadas dentro dessas fases de operação. Através dessas vibrações forçadas são soltos acúmulos de sujeira, de tal modo que eles não podem chegar ao espaço interno do mancal de rolamento, e a função da vedação permanece mantida irrestrita. Em casos de aplicação típicos a duração total dessas fases de operação, nas quais a arruela de escora contata o anel de reforço, é essencialmente mais curta do que o tempo de operação, no qual não é feito nenhum contato entre a arruela de escora e o anel de reforço. Por conseguinte, o contato de metal e metal forçado entre a arruela de escora e o anel de reforço tem efeito sobre o atrito do mancal de rolamento no máximo em medida subordinada.

[0008] De acordo com uma forma de execução possível, as elevações, tanto da arruela de escora como também do anel de reforço, são executadas como nódulos. Neste caso, os nódulos de um dos anéis são alinhados, de preferência, na direção do outro anel. Isso significa que, no caso de um contato entre a arruela de escora e o anel de reforço, uma elevação, executada como nódulo, da arruela de escora contata uma elevação, do mesmo modo, executada como nódulo do anel de reforço. De preferência, respectivamente pelo menos doze elevações são distribuídas tanto na circunferência da arruela de escora como também na circunferência do anel de reforço.

[0009] De preferência, a vedação é executada, de tal modo que a arruela de escora no estado sem carga está totalmente distanciada do anel de reforço. Por conseguinte, nesse estado não é dado nenhum contato de metal e metal entre dois componentes da vedação movimentados um em relação ao outro. Além disso, no caso da vedação se trata, de preferência, de uma vedação de contato.

[0010] Em uma forma de execução preferida, a arruela de escora se encontra em um lado interno da vedação, portanto, no lado da vedação voltado para os corpos de rolamento. De preferência, a arruela de escora apresenta dois lábios de vedação, sendo que, pelo menos em uma parte dos possíveis estados de operação, em particular, em um estado carregado mecanicamente, um dos lábios de vedação contata a arruela de escora e o outro lábio de vedação contata exclusivamente um dos anéis do mancal.

[0011] Tanto a arruela de escora como também o anel de reforço podem ser fabricados racionalmente como parte de chapa. Neste caso, as elevações, em particular, em forma de nódulos, podem ser produzidas em uma única etapa de processo junto com a modelagem do respectivo componente em forma de anel, isto é, da arruela de escora ou do anel de reforço. Em uma forma de execução preferida, a espessura da parede do anel de reforço é menor do que a espessura da parede da arruela de escora.

[0012] O mancal de rolamento pode apresentar corpos de rolamento de qualquer forma, por exemplo, roletes, agulhas ou esferas, bem como um número qualquer de carreiras de corpos de rolamento. Por exemplo, no caso do mancal de rolamento se trata de um mancal de esferas de duas carreiras. Em formas de execução preferidas, o mancal de rolamento está previsto principalmente para a transmissão de forças radiais.

[0013] Independentemente de tipo e disposição dos corpos de rolamento, o mancal de rolamento pode ser útil nos seguintes estados de operação: - em um estado de operação do mancal de rolamento com carga mecânica menor, os anéis do mancal giram, um em relação ao outro, sendo que, sendo que, a arruela de escora não toca o anel de reforço, - em um estado de operação com carga mecânica elevada, o anel de reforço contata a arruela de escora, de tal modo que através da forma do anel de reforço e da arruela de escora são produzidos movimentos relativos oscilantes entre o anel de reforço e a arruela de escora, cuja frequência é mais alta do que o número de rotações do mancal de rolamento.

[0014] Na medida em que, no caso do mancal de rolamento, se trata de um mancal radial, as oscilações forçadas produzidas no mancal de rolamento devido ao contato entre a arruela de escora e o anel de reforço são alinhadas, de preferência, principalmente na direção axial do mancal de rolamento. O estado de operação, no qual o anel de reforço contata a arruela de escora pode, neste caso, ser forçado pelas forças axiais entre os anéis do mancal.

[0015] O mancal de rolamento é particularmente apropriado para o emprego em máquinas agrícolas. Neste caso, pode se tratar tanto de máquinas móveis como também estacionárias. Do mesmo modo o mancal de rolamento pode ser empregado em instalações industriais, em particular, em áreas com bastante sujeira.

[0016] A seguir será esclarecido em detalhes um exemplo de execução da invenção por meio de um desenho. Nele são mostrados: Na fig. 1 um mancal de rolamento em uma representação em corte, Nas figuras 2 e 3 um detalhe do mancal de rolamento em diversos estados de operação, Na fig. 4 o mancal de rolamento em uma representação explodida, Na fig. 5 o mancal de rolamento em vista em perspectiva, Nas figuras de 6 a 8 uma arruela de escora de uma vedação do mancal de rolamento, Na fig. 9 em uma representação em corte esquemática de forma recortada, a arruela de escora bem como um anel de reforço da vedação do mancal de rolamento.

[0017] No caso de um mancal de rolamento, caracterizado no total com o número de referência 1, se trata de um mancal de esferas de duas carreiras. O mancal de esferas 1 compreende dois anéis do mancal 2, 3, isto é, um anel interno 2 e um anel externo 3, entre os quais rolam esferas 4 que são guiadas em uma gaiola 5. Além disso, o mancal de rolamento 1 compreende uma vedação 6, sobre a qual será esclarecido em detalhes a seguir. No exemplo de execução, exatamente em um lado frontal do mancal de rolamento 1, se encontra uma vedação 6. Do mesmo modo, no segundo lado frontal poderia se encontrar uma vedação 6 executada de modo correspondente.

[0018] A vedação 6 compreende uma arruela de escora 7, a qual está mantida no anel interno 2. A arruela de escora 2 é produzida de chapa e apresenta, como depreendido em particular, das figuras 2 e 3, uma forma dobrada na seção transversal. Uma seção da arruela 8 da arruela de escora 7 está, em essência, em um plano que está alinhado perpendicular ao eixo central do mancal de rolamento 1. Na borda interna da seção da arruela 8 se liga uma borda 9, a qual descreve uma forma cilíndrica. A borda 9 encosta em um ressalto 16 circundante de forma anelar do anel interno 2. O ressalto 16 representa um limite de uma ranhura do anel 18, cuja largura medida na direção axial é menor do que a largura da borda 9 medida na mesma direção. Fora da ranhura do anel 18 a borda 9 está assentada plana sobre a superfície periférica externa do anel interno 2. A seção da arruela 8 que se conecta à borda 9 se estende através da maior parte da fenda de forma anelar, a qual é formada entre a superfície periférica externa do anel interno 2 e a superfície periférica interna do anel externo 3, no entanto não contata o anel externo 3 em nenhum estado de operação.

[0019] A arruela de escora 7 se encontra no lado interno da vedação 6, isto é, no lado da vedação 6 voltado para os corpos de rolamento 4. Como componente externo da vedação 6, isto é, de um lado frontal voltado para os anéis do mancal 2, 3, funciona uma arruela de vedação 10 que é mantida em uma ranhura 15 no anel externo 3. Ao contrário da arruela de escora 7, no caso da arruela de vedação 10 se trata de uma parte que compreende uma infinidade de materiais. Neste caso, um anel de suporte 12, também designado como anel de reforço, da arruela de vedação 10 é produzido de chapa de aço. O anel de reforço 12 é ligado firmemente com um anel de elastômero 11 que apresenta dois lábios de vedação 13, 14.

[0020] A atuação em conjunto entre a arruela de escora 7 por um lado, e a arruela de vedação 10 por outro lado é dependente de até que ponto as forças axiais atuam entre os anéis do mancal 2, 3. Na fig. 2 essas forças axiais são ilustradas através de setas. As forças axiais, as quais podem surgir durante a operação do mancal de rolamento 1 executado principalmente como mancal radial levam ao fato de que a arruela de escora 7 contate o anel de reforço 12. Neste caso, os nódulos 17, que estão distribuídos na circunferência da seção da arruela 8 contatam nódulos 19 que de forma análoga estão distribuídos na circunferência do anel de reforço 12. Neste caso, os diferentes nódulos 17, 19 estão voltados um para o outro, de tal modo que, no caso de um contato entre a arruela de escora 7 e o anel de reforço 12, dois contornos convexos formados através dos nódulos 17, 19 encostam um no outro. No exemplo de execução a arruela de escora 7 apresenta no total trinta nódulos 17. O anel de reforço 12 apresenta em uma execução análoga trinta nódulos 19. Os nódulos 17, 19 são, com isso, distanciados um do outro na arruela de escora 7 ou no anel de reforço 12 respectivamente no ângulo de 12°. No anel de elastômero 11 podem ser reconhecidos nódulos 20, cuja forma é adaptada à forma dos nódulos 19.

[0021] No estado de operação de acordo com a fig. 2 o lábio de vedação 13 contata exclusivamente o anel interno 2, enquanto que o lábio de vedação 14 contata tanto o anel interno 2 como também a arruela de escora 7. O total de sessenta nódulos 17, 19 da arruela de escora 7 bem como do anel de reforço 12 providenciam para que a rotação do anel interno 2 em relação ao anel externo 3 leve a um movimento axial oscilatório rápido entre os anéis do mancal 2, 3. A frequência desse movimento axial oscilatório rápido vibratório é muitas vezes maior do que o número de rotações do mancal de rolamento 1, respectivamente indicado em Hz. Se a vedação 6 estiver carregada com sujeira, então a vibração forçada remove essa sujeira da vedação 6. A probabilidade de uma penetração de sujeira no espaço interno do mancal de rolamento 1, ou de um dano da vedação 6 é, com isso, drasticamente reduzida em comparação a vedações construídas tradicionalmente.

[0022] Detalhes da arruela de escora 7 bem como do anel de reforço 12 resultam da fig. 9. Aqui a direção tangencial, na qual a arruela de escora 7 é movimentada em relação ao anel de reforço 12, é designada com TR. A espessura da parede da arruela de escora 7, designada com W1, é maior do que a espessura da parede do anel de reforço 12 designada com W2. O estado de operação do mancal de rolamento 1 de acordo com a fig. 9 corresponde ao estado representado na fig. 3. Neste caso, o anel de reforço 12 é levantado completamente da arruela de escora 7, de tal modo que através da vedação 6 não são geradas quaisquer vibrações. Esse estado de operação é dado durante a maior parte da duração da operação total do mancal de rolamento 1. Lista dos números de referência 1 mancal de rolamento, mancal de esferas 2 anel interno 3 anel externo 4 corpo de rolamento, esfera 5 gaiola 6 vedação 7 arruela metálica, arruela de escora 8 seção da arruela 9 borda 10 arruela de vedação 11 anel de elastômero 12 anel de suporte, anel de reforço 13 lábio de vedação 14 lábio de vedação 15 ranhura 16 ressalto 17 elevação, nódulo 18 ranhura do anel 19 elevação, nódulo 20 elevação TR direção tangencial W1, W2 espessura da parede

Claims (10)

1. Mancal de rolamento (1) com uma vedação (6), a qual compreende uma arruela de escora (7) metálica fixada em um primeiro anel do mancal (2) e uma arruela de vedação (10) fixada em um segundo anel do mancal (3), a qual apresenta um anel de reforço (12) metálico, e pelo menos um lábio de vedação (13, 14), caracterizado por a arruela de escora (7) bem como o anel de reforço (12) apresentarem elevações (17, 19), que atuam em conjunto entre si, em forma de um contato de metal e metal em função da carga.

2. Mancal de rolamento (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as elevações (17,19) serem executadas como nódulos.

3. Mancal de rolamento (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por pelo menos doze elevações (17,19) respectivamente serem distribuídas na circunferência da arruela de escora (7) bem como do anel de reforço (12).

4. Mancal de rolamento (1) de acordo com uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado por a vedação (6) ser executada, de tal modo que a arruela de escora (7) no estado sem carga está totalmente distanciada do anel de reforço (12).

5. Mancal de rolamento (1) de acordo com uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado por a arruela de escora (7) se encontrar em um lado interno da vedação (6).

6. Mancal de rolamento (1) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a arruela de vedação (10) apresentar dois lábios de vedação (13, 14), sendo que, pelo menos em um estado carregado mecanicamente, no qual é produzido um contato de metal e metal entre a arruela de escora (7) e o anel de reforço (12), um dos lábios de vedação (14) contata a arruela de escora (7) e o segundo lábio de vedação (14) contata exclusivamente um anel do mancal (2).

7. Mancal de rolamento (1) de acordo com uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado por o anel de reforço (12) apresentar uma espessura da parede (W2) menor do que a arruela de escora (7).

8. Mancal de rolamento (1) de acordo com uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado por esse mancal ser executado como mancal de esferas de duas carreiras.

9. Método para a operação de um mancal de rolamento (1), o qual apresenta dois anéis do mancal (2, 3), entre os quais está efetiva uma vedação (6), sendo que, uma arruela de escora (7) metálica é mantida no primeiro anel do mancal (2), e uma arruela de vedação (10) é mantida com um anel de reforço (12) no segundo anel do mancal (3), caracterizado pelas seguintes características: - em um estado de operação do mancal de rolamento (1) com carga mecânica menor, os anéis do mancal (2, 3) giram um em relação ao outro, sendo que, a arruela de escora (7) não toca o anel de reforço (12), - em um estado de operação com carga mecânica elevada, o anel de reforço (12) contata a arruela de escora (7), de tal modo que através da forma do anel de reforço (12) e da arruela de escora (7) são produzidos movimentos relativos oscilantes entre o anel de reforço (12) e a arruela de escora (7), cuja frequência é mais alta do que o número de rotações do mancal de rolamento (1).

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por, devido ao contato entre a arruela de escora (7) e o anel de reforço (12), as oscilações forçadas no mancal de rolamento (1) serem alinhadas preponderantemente na direção axial do mancal de rolamento (1).