BRPI0902478A2

BRPI0902478A2 - conjunto de mancal de roletes cÈnicos

Info

Publication number: BRPI0902478A2
Application number: BRPI0902478-6A
Authority: BR
Inventors: Michael Mason; Martin E Reed
Original assignee: Amsted Rail Co Inc
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2010-06-22
Also published as: AU2009201531A1; CA2663355A1; CA2663355C; US7955001B2; US20100098369A1; AU2009201531B2; MX2009011105A; CN101725634B; ZA200902535B; UA93942C2; BRPI0902478B1; RU2401951C1; CN101725634A

Abstract

Um conjunto de mancal é provido tendo um mancal de roletes com uma pista interna provida em tomo da porção de munhão de uma árvore. Um canal de pista externa combina-se com o canal de pista interno para receber elementos de rolete. Um anel de suporte é centrado na junção de eixo. Elementos de roletes cónicos são posicionados entre e contatam os canais de pista interno e externo. A gaiola é composta de um anel interno, e anel externo, e uma pluralidade de barras de bolsa e barras de bolsa de suporte estendendo-se entre os canais interno e externo. As barras de bolsa de suporte têm uma espessura total maior que as barras de bolsa. A gaiola é uma estrutura geralmente unitária composta de um material de resina de náilon com um enchimento de fibra.

Description

"CONJUNTO DE MANCAL DE ROLETES CÔNICOS"

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Esta invenção refere-se a mancais de roletes cônicos e maisparticularmente a uma gaiola aperfeiçoada para tais mancais de roletescônicos para uso em um veículo ferroviário.

Conjuntos de mancai de roletes que incorporam duas fileirasde mancais de roletes cônicos pré-montados em um pacote autônomo, pré-lubrificado, para montagem sobre munhões nas extremidades de árvores oueixos são conhecidos. Tais conjuntos de mancai são usados como mancais deveículo ferroviário, montados sobre munhões nas extremidades das árvores doveículo. Mancais deste tipo tipicamente empregam duas fileiras de mancais deroletes cônicos providas em uma de cada extremidade de uma taça de mancaiem comum com seus respectivos cones de mancai tendo um diâmetro internodimensionado para prover um ajuste por interferência com o munhão de eixoe uma luva cilíndrica ou espaçador posicionado entre os cones, provendoespaçamento preciso sobre o munhão. A gaiola mantém os mancais de roletescônicos em cada fileira espaçados um do outro e apropriadamente alinhados.Vedações montadas dentro de cada extremidade da taça de mancai provêemcontato de vedação com anéis de desgaste que se suportam contra asextremidades externas dos respectivos cones de mancai em cada extremidadedo conjunto.

Em uma instalação típica de veículo ferroviário, o munhão deárvore é usinado com uma junção na extremidade interna, e um anel desuporte tendo uma superfície complementar ao contorno da junção e umasuperfície de encosto para engatar a extremidade interna do anel de desgasteinterno posiciona precisamente o conjunto de mancai sobre o munhão. Umatampa de extremidade, montada sobre a extremidade da árvore por pinosrosqueados em orifícios na extremidade da árvore, engata no anel de desgasteexterno e fixa o conjunto inteiro na extremidade da árvore. Os anéis dedesgaste tipicamente têm um diâmetro interno dimensionado para prover umajuste por interferência com o munhão sobre pelo menos uma porção de seucomprimento de modo que o conjunto inteiro é pressionado como umaunidade sobre a extremidade do munhão eixo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

O conjunto de mancai de roletes cônicos inclui uma pistainterna ou cone provida em torno da porção de munhão da árvore ou eixo. Apista interna inclui um canal de pista dirigido para fora. Uma pista externa outaça tem um canal de pista dirigido para dentro. Elementos de rolete sãoposicionados entre e contatando os canais de pista interno e externo. Umagaiola é uma estrutura unitária que mantém os elementos de rolete espaçadosuns dos outros e alinhados. A gaiola é composta de um náilon ou umpolímero, com material de enchimento de fibra e tem um projeto aperfeiçoadocom barras de bolsa de suporte reforçadas.

Um anel de suporte tem uma superfície contornadacomplementar à e engatando a superfície contornada da junção formada noeixo. A junção conduz do munhão para o ressalto do eixo. As superfíciescontornadas cooperam para fixar o anel de suporte contra movimento axial aolongo do eixo. Um anel de desgaste anular é interposto entre e engata a pistainterna e o anel de suporte.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Nos desenhos,

a figura 1 é uma vista seccional de um munhão de eixo tendo,montado sobre o mesmo, um conjunto de mancai de roletes cônicos de acordocom a presente invenção;

a figura 2 é uma vista em perspectiva de uma gaiola para umconjunto de mancai de roletes cônicos de acordo com uma forma derealização da presente invenção, e

a figura 3 é uma vista parcial, detalhada, de uma gaiola paraum conjunto de mancai de roletes cônicos de acordo com uma forma derealização da presente invenção.

DESCRIÇÃO DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO PREFERIDAS

Com referência agora à figura 1 dos desenhos, um conjunto demancai de roletes cônicos, indicado geralmente pelo número de referência 10na figura 1 é mostrado montado sobre um munhão 12 sobre a extremidadelivre em balanço de um eixo ou árvore 14, tipicamente uma árvore de veículoferroviário. O munhão 12 é usinado para tolerâncias muito estreitas e terminaem sua extremidade interna em um uma junção contornada 22 que conduzpara um ressalto cilíndrico 18 de árvore 14. Na extremidade livre da árvore,uma porção de munhão 12 termina em uma porção de guia ligeiramentecônica ou adelgaçada 24 dimensionada para facilitar a instalação do conjuntode mancai sobre o munhão. Uma pluralidade de orifícios rosqueados 26 éformada na extremidade da árvore 14 para receber parafusos de montagemrosqueados, ou pinos 28 para montar uma tampa de retenção de mancai 30sobre a extremidade do eixo para fixar o mancai na posição, como descritoaqui mais detalhadamente abaixo.

O conjunto de mancai de roletes cônicos 10 é pré-montadoantes de ser montado e fixado no munhão 12 pela tampa 30. O conjunto demancai de roletes cônicos inclui uma taça de mancai unitária ou canal de pistaexterna 32 tendo um par de canais de pista 34, 36 formados um adjacente acada extremidade do mesmo, que coopera com um par de cones de mancai 38,40, respectivamente, para suportar as duas fileiras de roletes cônicos 42,44,respectivamente, entre os mesmos. Um espaçador central 46 é posicionadoentre cones 38, 40 para manter os cones em relação precisamente espaçadaum com respeito ao outro.

A taça de mancai 32 é provida com rebaixos cilíndricos 48, 50em suas extremidades opostas para fora dos canais de pista 34, 36, e um parde conjuntos de vedação 52, 54 é pressionado para dentro de cada dosrebaixos cilíndricos 48,50. As vedações 52, 54 incluem elementos de vedaçãoresilientes 56, 58, respectivamente, os quais atritam sobre e formam umavedação com um par de luvas de anel de desgaste de vedação 60, 62,respectivamente, tendo suas extremidades dirigidas para dentro em engatecom as extremidades dirigidas para fora dos cones de mancai 38, 40,respectivamente. A outra extremidade da luva de anel de desgaste 60 érecebida em um rebaixo cilíndrico 64 na extremidade dirigida axialmente parafora de um anel de suporte anular 66 que, por sua vez, tem um rebaixo 68 emsua outra extremidade que é dimensionada para ser recebida em relação deinterferência e não-interferência sobre o ressalto cilíndrico 18 do eixo 14. Orebaixo 64 e o diâmetro externo de luva de anel de desgaste 60 são tambémdimensionados para prover um ajuste por interferência de modo que o anel dedesgaste é pressionado para dentro do anel de suporte 66, que é precisamenteusinado para prover uma superfície interna contornada 70 complementar ao eengatando no contorno de junção 22 quando o mancai é montado sobre oeixo. A extremidade dirigida para fora da luva 62 é suportada contra a tampade retenção 30.

A gaiola 80 é tipicamente uma estrutura unitária composta deum material de resina, tal como um polímero ou resina de náilon. A gaiola 80ainda compreende um enchimento de fibra, usualmente de fibra de vidro oucarbono, usualmente de pelo menos 10 mm ou maior comprimento e com oenchimento de fibra usualmente compreendendo pelo menos 25 a 50% dopeso da gaiola de resina propriamente dita.

A gaiola 80 pode ser feita por meio de uma operação demoldagem por injeção usando um polímero ou resina de náilon.

A fibra de vidro ou carbono pode ser adicionada em umprocesso de pultrusão para prover resistência adicional para a resina.

A gaiola 80 também pode ser feita por meio de um processo demoldagem por injeção usando um polímero ou resina de náilon. As fibras devidro ou náilon podem ser adicionadas em uma operação de mistura em linhapara prover resistência adicional à gaiola de resina propriamente dita.

A gaiola 80 é vista como sendo uma estrutura geralmentecilíndrica. A gaiola 80 é composta de um anel interno geralmente circular 81 eum anel externo de maior diâmetro 83, geralmente circular. Uma pluralidadede barras de bolsa 85 estende-se a partir do anel interno 81 para o anel externo83 para prover suporte estrutural entre anel interno 81 e anel externo 83.

Uma pluralidade de barras de bolsa de suporte 87 também seestende a partir do anel interno 81 para o anel externo 83 para prover suporteestrutural entre anel interno 81 e anel externo 83.

Cada barra de bolsa 85 é vista como compreendendo umaseção de base 86 de uma espessura radial que é igual à espessura radial doanel interno 81. Todavia, cada barra de bolsa 85 tem uma área adelgaçada 89em que a espessura radial diminui para uma dimensão A que é menor que aespessura radial da seção de base 86.

Cada barra de bolsa de suporte 87 é vista comocompreendendo uma seção de base 88 de uma espessura radial igual àespessura radial do anel interno 81. Todavia, cada barra de bolsa de suporte87 continua com a espessura radial B, que é maior que a espessura radial A dabarra de bolsa 85, pela maior parte de seu comprimento.

Na gaiola 80, é visto da figura 2 que existe um número debarras de bolsa 85 e bases de bolsa de suporte 87. Devido à necessidade depermitir que lubrificantes se movam dentro do conjunto de mancai cônico 10,não é desejável se ter todo o suporte entre anel interno 81 e anel externo 83 naforma de barras de bolsa de suporte 87. Todavia, tendo um número desuportes na forma barra de bolsa de suporte 87, mais robusta, é permitidomelhor alinhamento dos roletes cônicos 42 e 44. No serviço de demanda, aoqual um vagão ferroviário é sujeito, roletes cônicos 42 e 44 podem se tornarinclinados ou desalinhados devido à vibração sofrida pelo mancai 10 em umserviço típico de veículo ferroviário. Temperaturas às quais a gaiola 80 ésujeita devido ao aquecimento dos roletes cônicos 42 e 44 podem tambémcontribuir com a vibração dos roletes 42 e 44 e desalinhamento resultante dosroletes cônicos 42 e 44. Até mesmo em gaiolas de polímero correntemente emserviço, as barras de bolsa de gaiola podem se mover e permitirdesalinhamento de rolete cônico. A gaiola aperfeiçoada da presente invençãoreduz as possibilidades de tal vibração de gaiola e desalinhamento de roletescônicos.

De fato, a vibração de gaiola em potencial é limitada a menosque 0,0762 cm (0,03 polegada), principalmente devido à elevada rigidez dossuportes. Ainda, reduzidas folgas de rolo/gaiola são possíveis devido aoprojeto melhorado e melhor material com menor coeficiente de expansãotérmica. O menor coeficiente de expansão térmica permite folgas de bolsamais estreitas e, por conseguinte, menor vibração da gaiola. Menos vibraçãoda gaiola e mais estreita folga de bolsa reduzem a quantidade possível deinclinação de rolos.

A vibração da gaiola resultará em menor inclinação de roletecausada por meio de vibração do conjunto de sistema de mancai.

A "vibração" da gaiola é a quantidade de movimento radialpossível por uma gaiola em um dado conjunto de roletes e um cone.

Vibração é a faixa de movimento admitida na direção radial dagaiola sobre os componentes de canal de pistas internas.

Claims

1. Conjunto de mancai de roletes cônicos, caracterizado pelofato de que compreendeuma pista interna tendo um canal de pista dirigido para forasobre a mesma, uma pista externa tendo um canal de pista dirigido para dentrosobre a mesma, e elementos de roletes cônicos posicionados entre econtatando os canais de pista interno e externo,e uma gaiola para prover espaçamento e alinhamento para oselementos de rolete, a gaiola tendo uma estrutura geralmente cilíndrica,e composta de um anel interno e um anel externo,e uma pluralidade de barras de bolsa estendendo-se entre oanel interno e o anel externo, e uma pluralidade de barras de bolsa de suporteestendendo-se entre o anel interno e o anel externo, em que cada barra debolsa de suporte tem uma espessura total maior que uma espessura total decada barra de bolsa.

2. Conjunto de mancai de roletes cônicos de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada barra de bolsa tem umaseção de base fixada no anel interno, e em que uma espessura total de cadabarra de bolsa é menor que uma espessura da seção de base da barra de bolsa.

3. Conjunto de mancai de roletes cônicos de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada barra de bolsa de suportetem uma seção de base fixada no anel interno, em que uma espessura total decada barra de bolsa de suporte é, pela maior parte de seu comprimento,aproximadamente a mesma que uma espessura da seção de base da seção debase de barra de bolsa de suporte.

4. Conjunto de mancai de roletes cônicos de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de quecada barra de bolsa tem uma seção de base fixada no anelinterno, e em que uma espessura total de cada barra de bolsa é menor que umaespessura da seção de base da seção de base da barra de bolsa,e em que cada barra de bolsa de suporte tem uma seção debase fixada no anel interno, em que uma espessura total de cada barra debolsa de suporte é, pela maior parte de seu comprimento, aproximadamente amesma que uma espessura da seção de base da seção de base de barra debolsa de suporte.

5. Conjunto de mancai de roletes cônicos de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada barra de bolsa tem umaseção de base fixada no anel interno, e em que cada barra de bolsa éadelgaçada em sua espessura a partir da seção de base de modo que aespessura total de cada barra de bolsa é menor que uma espessura da seção debase da barra de bolsa.

6. Conjunto de mancai de roletes cônicos de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a gaiola é uma estruturageralmente unitária composta de um material de resina com um enchimentode fibras de vidro.

7. Conjunto de mancai de roletes cônicos de acordo com areivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o material de resina é umnáilon e fibras de vidro no enchimento são geralmente maiores que 10 mm emcomprimento.

8. Conjunto de mancai de roletes cônicos de acordo com areivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o enchimento de fibras devidro compreende pelo menos 25% do peso do material de resina.

9. Conjunto de mancai de roletes cônicos de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a caixa é moldada por injeçãocom um material de resina de náilon cheio com pelo menos 25% em peso defibras de vidro de pelo menos 10 mm em comprimento.

10. Conjunto de mancai de roletes cônicos, caracterizado pelofato de que compreendeuma pista interna tendo um canal de pista dirigido para forasobre a mesma,uma pista externa tendo um canal de pista dirigido para dentrona mesma e elementos de roletes cônicos posicionados entre e contatando oscanais de pista interno e externo,e uma gaiola para prover espaçamento e alinhamento para oselementos de rolete, a caixa tendo uma estrutura geralmente cilíndrica ecomposta de um anel interno e um anel externo e uma pluralidade de barrasde bolsa estendendo-se entre o anel interno e o anel externo,e uma pluralidade de barras de bolsa de suporte estendendo-seentre o anel interno e o anel externo, em que cada barra de bolsa de suportetem uma espessura total maior que uma espessura total de cada barra de bolsa,e em que a gaiola é uma estrutura geralmente unitáriacomposta de um material de resina com um enchimento de fibras de vidro.

11. Conjunto de mancai de roletes cônicos de acordo com areivindicação 10, caracterizado pelo fato de que cada barra de bolsa tem umaseção de base fixada no anel interno e em que uma espessura total de cadabarra de bolsa é menor que uma espessura da seção de base da barra de bolsa.

12. Conjunto de mancai de roletes cônicos de acordo com areivindicação 10, caracterizado pelo fato de que cada barra de bolsa desuporte tem uma seção de base fixada no anel interno, em que uma espessuratotal de cada barra de bolsa de suporte é, pela maior parte de seucomprimento, aproximadamente a mesma que uma espessura da seção debase da seção de base de barra de bolsa de suporte.

13. Conjunto de mancai de roletes cônicos de acordo com areivindicação 10, caracterizado pelo fato de que cada barra de bolsa tem umaseção de base fixada no anel interno, e em que uma espessura total de cadabarra de bolsa é menor que uma espessura da seção de base da seção de baseda barra de bolsa,e em que cada barra de bolsa de suporte tem uma seção debase fixada no anel interno, em que uma espessura total de cada barra debolsa de suporte é, pela maior parte de seu comprimento, aproximadamente amesma que uma espessura da seção de base da seção de base de barra debolsa de suporte.

14. Conjunto de mancai de roletes cônicos de acordo com areivindicação 10, caracterizado pelo fato de que cada barra de bolsa tem umaseção de base fixada no anel interno, e em que cada barra de bolsa éadelgaçada em sua espessura a partir da seção de base de modo que aespessura total de cada barra de bolsa é menor que uma espessura da seção debase da barra de bolsa.

15. Conjunto de mancai de roletes cônicos de acordo com areivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o material de resina é umnáilon e as fibras de vidro no enchimento são geralmente maiores que 10 mmem comprimento.

16. Conjunto de mancai de roletes cônicos de acordo com areivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o enchimento de fibras devidro compreende pelo menos 25% do peso do material de resina de náilon.

17. Conjunto de mancai de roletes cônicos de acordo com areivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a gaiola é moldada porinjeção com um material de resina de náilon cheio com pelo menos 25% empeso de fibras de vidro de pelo menos 10 mm em comprimento.

18. Conjunto de mancai de roletes cônicos, caracterizado pelofato de que compreendeuma pista interna tendo um canal de pista dirigido para forasobre a mesma,uma pista externa tendo um canal de pista dirigido para dentrosobre a mesma,e elementos de roletes cônicos posicionados entre e contatandoos canais de pista interno e externo,e uma gaiola para prover espaçamento e alinhamento para oselementos de rolete, a gaiola tendo uma estrutura geralmente cilíndrica ecomposta de um anel interno e um anel externo e uma pluralidade de barrasde bolsa estendendo-se entre o anel interno e o anel externo,e uma pluralidade de barras de bolsa de suporte estendendo-seentre o anel interno e o anel externo,em que cada barra de bolsa de suporte tem uma espessuramaior que uma espessura de cada barra de bolsa,e em que a gaiola é uma estrutura geralmente unitáriacomposta de um material de resina de náilon com um enchimento de fibras devidro,em que cada barra de bolsa tem uma seção de base fixada noanel interno, e em que uma espessura total de cada barra de bolsa é menor quea espessura da seção de base da seção de base da barra de bolsa,e em que cada barra de bolsa de suporte tem uma seção debase fixada no anel interno, em que uma espessura total de cada barra debolsa de suporte é, pela maior parte de seu comprimento, aproximadamente amesma que uma espessura da seção de base da seção de base de barra debolsa de suporte.

19. Conjunto de mancai de roletes cônicos de acordo com areivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a vibração de gaiola empotencial é menor que 0,0762 cm (0,03 polegada).

20. Conjunto de mancai de roletes cônicos de acordo com areivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o enchimento de fibras devidro compreende pelo menos 25% do peso do material de resina de náilon esão geralmente maiores que 10 mm em comprimento.