BRPI0902478B1 - conjunto de mancal de roletes cônicos - Google Patents

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Martin E. Reed
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Abstract

CONJUNTOS DE MANCAL DE ROLETES CÔNICOS 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 cônicos 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

Antecedentes da Invenção
[0001] Esta invenção refere-se a mancais de roletes cônicos e mais particularmente a uma gaiola aperfeiçoada para tais mancais de roletes cônicos para uso em um veículo ferroviário.
[0002] Conjuntos de mancal de roletes que incorporam duas fileiras de mancais de roletes cônicos pré-montados em um pacote autônomo, pré- lubrificado, para montagem sobre munhões nas extremidades de árvores ou eixos são conhecidos. Tais conjuntos de mancal são usados como mancais de veículo ferroviário, montados sobre munhões nas extremidades das árvores do veículo. Mancais deste tipo tipicamente empregam duas fileiras de mancais de roletes cônicos providas em uma de cada extremidade de uma taça de mancal em comum com seus respectivos cones de mancal tendo um diâmetro interno dimensionado para prover um ajuste por interferência com o munhão de eixo e uma luva cilíndrica ou espaçador posicionado entre os cones, provendo espaçamento preciso sobre o munhão. A gaiola mantém os mancais de roletes cônicos em cada fileira espaçados um do outro e apropriadamente alinhados. Vedações montadas dentro de cada extremidade da taça de mancal provêem contato de vedação com anéis de desgaste que se suportam contra as extremidades externas dos respectivos cones de mancal em cada extremidade do conjunto.
[0003] Em uma instalação típica de veículo ferroviário, o munhão de árvore é usinado com uma junção na extremidade interna, e um anel de suporte tendo uma superfície complementar ao contorno da junção e uma superfície de encosto para engatar a extremidade interna do anel de desgaste interno posiciona precisamente o conjunto de mancal sobre o munhão. Uma tampa de extremidade, montada sobre a extremidade da árvore por pinos rosqueados em orifícios na extremidade da árvore, engata no anel de desgaste externo e fixa o conjunto inteiro na extremidade da árvore. Os anéis de desgaste tipicamente têm um diâmetro interno dimensionado para prover um ajuste por interferência com o munhão sobre pelo menos uma porção de seu comprimento de modo que o conjunto inteiro é pressionado como uma unidade sobre a extremidade do munhão eixo.
Sumário da Invenção
[0004] O conjunto de mancal de roletes cônicos inclui uma pista interna ou cone provida em torno da porção de munhão da árvore ou eixo. A pista interna inclui um canal de pista dirigido para fora. Uma pista externa ou taça tem um canal de pista dirigido para dentro. Elementos de rolete são posicionados entre e contatando os canais de pista interno e externo. Uma gaiola é uma estrutura unitária que mantém os elementos de rolete espaçados uns dos outros e alinhados. A gaiola é composta de um náilon ou um polímero, com material de enchimento de fibra e tem um projeto aperfeiçoado com barras de bolsa de suporte reforçadas.
[0005] Um anel de suporte tem uma superfície contornada complementar à e engatando a superfície contornada da junção formada no eixo. A junção conduz do munhão para o ressalto do eixo. As superfícies contornadas cooperam para fixar o anel de suporte contra movimento axial ao longo do eixo. Um anel de desgaste anular é interposto entre e engata a pista interna e o anel de suporte.
Breve Descrição dos Desenhos
[0006] Nos desenhos: a figura 1 é uma vista seccional de um munhão de eixo tendo, montado sobre o mesmo, um conjunto de mancal de roletes cônicos de acordo com a presente invenção; a figura 2 é uma vista em perspectiva de uma gaiola para um conjunto de mancal de roletes cônicos de acordo com uma forma de realização da presente invenção, e a figura 3 é uma vista parcial, detalhada, de uma gaiola para um conjunto de mancal de roletes cônicos de acordo com uma forma de realização da presente invenção.
Descrição das Formas de Realização Preferidas
[0007] Com referência agora à figura 1 dos desenhos, um conjunto de mancal de roletes cônicos, indicado geralmente pelo número de referência 10 na figura 1 é mostrado montado sobre um munhão 12 sobre a extremidade livre em balanço de um eixo ou árvore 14, tipicamente uma árvore de veículo ferroviário. O munhão 12 é usinado para tolerâncias muito estreitas e termina em sua extremidade interna em um uma junção contornada 22 que conduz para um ressalto cilíndrico 18 de árvore 14. Na extremidade livre da árvore, uma porção de munhão 12 termina em uma porção de guia ligeiramente cônica ou adelgaçada 24 dimensionada para facilitar a instalação do conjunto de mancal sobre o munhão. Uma pluralidade de orifícios rosqueados 26 é formada na extremidade da árvore 14 para receber parafusos de montagem rosqueados, ou pinos 28 para montar uma tampa de retenção de mancal 30 sobre a extremidade do eixo para fixar o mancal na posição, como descrito aqui mais detalhadamente abaixo.
[0008] O conjunto de mancal de roletes cônicos 10 é pré-montado antes de ser montado e fixado no munhão 12 pela tampa 30. O conjunto de mancal de roletes cônicos inclui uma taça de mancal unitária ou canal de pista externa 32 tendo um par de canais de pista 34, 36 formados um adjacente a cada extremidade do mesmo, que coopera com um par de cones de mancal 38, 40, respectivamente, para suportar as duas fileiras de roletes cônicos 42, 44, respectivamente, entre os mesmos. Um espaçador central 46 é posicionado entre cones 38, 40 para manter os cones em relação precisamente espaçada um com respeito ao outro.
[0009] A taça de mancal 32 é provida com rebaixos cilíndricos 48, 50 em suas extremidades opostas para fora dos canais de pista 34, 36, e um par de conjuntos de vedação 52, 54 é pressionado para dentro de cada dos rebaixos cilíndricos 48,50. As vedações 52, 54 incluem elementos de vedação resilientes 56, 58, respectivamente, os quais atritam sobre e formam uma vedação com um par de luvas de anel de desgaste de vedação 60, 62, respectivamente, tendo suas extremidades dirigidas para dentro em engate com as extremidades dirigidas para fora dos cones de mancal 38, 40, respectivamente. A outra extremidade da luva de anel de desgaste 60 é recebida em um rebaixo cilíndrico 64 na extremidade dirigida axialmente para fora de um anel de suporte anular 66 que, por sua vez, tem um rebaixo 68 em sua outra extremidade que é dimensionada para ser recebida em relação de interferência e não-interferência sobre o ressalto cilíndrico 18 do eixo 14. O rebaixo 64 e o diâmetro externo de luva de anel de desgaste 60 são também dimensionados para prover um ajuste por interferência de modo que o anel de desgaste é pressionado para dentro do anel de suporte 66, que é precisamente usinado para prover uma superfície interna contornada 70 complementar ao e engatando no contorno de junção 22 quando o mancal é montado sobre o eixo. A extremidade dirigida para fora da luva 62 é suportada contra a tampa de retenção 30.
[00010] A gaiola 80 é tipicamente uma estrutura unitária composta de um material de resina, tal como um polímero ou resina de náilon. A gaiola 80 ainda compreende um enchimento de fibra, usualmente de fibra de vidro ou carbono, usualmente de pelo menos 10 mm ou maior comprimento e com o enchimento de fibra usualmente compreendendo pelo menos 25 a 50% do peso da gaiola de resina propriamente dita.
[00011] A gaiola 80 pode ser feita por meio de uma operação de moldagem por injeção usando um polímero ou resina de náilon.
[00012] A fibra de vidro ou carbono pode ser adicionada em um processo de pultrusão para prover resistência adicional para a resina.
[00013] A gaiola 80 também pode ser feita por meio de um processo de moldagem por injeção usando um polímero ou resina de náilon. As fibras de vidro ou náilon podem ser adicionadas em uma operação de mistura em linha para prover resistência adicional à gaiola de resina propriamente dita.
[00014] A gaiola 80 é vista como sendo uma estrutura geralmente cilíndrica. A gaiola 80 é composta de um anel interno geralmente circular 81 e um anel externo de maior diâmetro 83, geralmente circular. Uma pluralidade de barras de bolsa 85 estende-se a partir do anel interno 81 para o anel externo 83 para prover suporte estrutural entre anel interno 81 e anel externo 83.
[00015] Uma pluralidade de barras de bolsa de suporte 87 também se estende a partir do anel interno 81 para o anel externo 83 para prover suporte estrutural entre anel interno 81 e anel externo 83.
[00016] Cada barra de bolsa 85 é vista como compreendendo uma seção de base 86 de uma espessura radial que é igual à espessura radial do anel interno 81. Todavia, cada barra de bolsa 85 tem uma área adelgaçada 89 em que a espessura radial diminui para uma dimensão A que é menor que a espessura radial da seção de base 86.
[00017] Cada barra de bolsa de suporte 87 é vista como compreendendo uma seção de base 88 de uma espessura radial igual à espessura radial do anel interno 81. Todavia, cada barra de bolsa de suporte 87 continua com a espessura radial B, que é maior que a espessura radial A da barra de bolsa 85, pela maior parte de seu comprimento.
[00018] Na gaiola 80, é visto da figura 2 que existe um número de barras de bolsa 85 e bases de bolsa de suporte 87. Devido à necessidade de permitir que lubrificantes se movam dentro do conjunto de mancal cônico 10, não é desejável se ter todo o suporte entre anel interno 81 e anel externo 83 na forma de barras de bolsa de suporte 87. Todavia, tendo um número de suportes na forma barra de bolsa de suporte 87, mais robusta, é permitido melhor alinhamento dos roletes cônicos 42 e 44. No serviço de demanda, ao qual um vagão ferroviário é sujeito, roletes cônicos 42 e 44 podem se tornar inclinados ou desalinhados devido à vibração sofrida pelo mancal 10 em um serviço típico de veículo ferroviário. Temperaturas às quais a gaiola 80 é sujeita devido ao aquecimento dos roletes cônicos 42 e 44 podem também contribuir com a vibração dos roletes 42 e 44 e desalinhamento resultante dos roletes cônicos 42 e 44. Até mesmo em gaiolas de polímero correntemente em serviço, as barras de bolsa de gaiola podem se mover e permitir desalinhamento de rolete cônico. A gaiola aperfeiçoada da presente invenção reduz as possibilidades de tal vibração de gaiola e desalinhamento de roletes cônicos.
[00019] De fato, a vibração de gaiola em potencial é limitada a menos que 0,0762 cm (0,03 polegada), principalmente devido à elevada rigidez dos suportes. Ainda, reduzidas folgas de rolo/gaiola são possíveis devido ao projeto melhorado e melhor material com menor coeficiente de expansão térmica. O menor coeficiente de expansão térmica permite folgas de bolsa mais estreitas e, por conseguinte, menor vibração da gaiola. Menos vibração da gaiola e mais estreita folga de bolsa reduzem a quantidade possível de inclinação de rolos.
[00020] A vibração da gaiola resultará em menor inclinação de rolete causada por meio de vibração do conjunto de sistema de mancal.
[00021] A "vibração" da gaiola é a quantidade de movimento radial possível por uma gaiola em um dado conjunto de roletes e um cone.
[00022] Vibração é a faixa de movimento admitida na direção radial da gaiola sobre os componentes de canal de pistas internas.

Claims (9)

1. Conjunto de mancal de roletes cônicos (10), compreendendo: uma pista interna (34) tendo um canal de pista dirigido para fora sobre a mesma, uma pista externa (36) tendo um canal de pista dirigido para dentro sobre a mesma, e elementos de roletes cônicos (42, 44) posicionados entre e contatando os canais de pista interno e externo; e, uma gaiola (80) para prover espaçamento e alinhamento para os elementos de roletes cônicos (42, 44), a gaiola (80) tendo uma estrutura geralmente cilíndrica, e composta de um anel interno (81) e um anel externo (83), e uma pluralidade de barras de bolsa (85) estendendo-se entre o anel interno (81) e o anel externo (83), e uma pluralidade de barras de bolsa de suporte (87) estendendo-se entre o anel interno (81) e o anel externo (83), onde cada barra de bolsa de suporte (87) tem uma espessura total maior que uma espessura total de cada barra de bolsa (85); caracterizado pelo fato de que: cada barra de bolsa de suporte (87) tem uma seção de base (88) fixada no anel interno (81), em que uma espessura total de cada barra de bolsa de suporte (87) é, pela maior parte de seu comprimento, aproximadamente a mesma que uma espessura da seção de base (88) da barra de bolsa de suporte (87).
2. Conjunto de mancal de roletes cônicos (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a gaiola (80) é uma estrutura geralmente unitária composta de um material de resina com um enchimento de fibras de vidro.
3. Conjunto de mancal de roletes cônicos (10) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o material de resina é um náilon e as fibras de vidro no enchimento são geralmente maiores que 10 mm em comprimento.
4. Conjunto de mancal de roletes cônicos (10) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o enchimento de fibras de vidro compreende pelo menos 25% do peso do material de resina.
5. Conjunto de mancal de roletes cônicos (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a caixa é moldada por injeção com um material de resina de náilon cheio com pelo menos 25% em peso de fibras de vidro de pelo menos 10 mm em comprimento.
6. Conjunto de mancal de roletes cônicos (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que cada barra de bolsa (85) tem uma seção de base (86) fixada no anel interno (81), e uma espessura total de cada barra de bolsa (85) é menor que a espessura da seção de base (86) da barra de bolsa (85).
7. Conjunto de mancal de roletes cônicos (10) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a vibração de gaiola em potencial é menor que 0,0762 cm (0,03 polegada).
8. Conjunto de mancal de roletes cônicos (10) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o enchimento de fibras de vidro compreende pelo menos 25% do peso do material de resina de náilon e são geralmente maiores que 10 mm em comprimento.
9. Conjunto de mancal de roletes cônicos (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que cada barra de bolsa (85) é cônica na sua espessura a partir da seção de base (86).
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