ES1254096U - Banco de ensayos de cilindros neumaticos de frenos - Google Patents
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Abstract
Banco de ensayos de cilindros neumáticos de frenos que comprende: un bastidor (1) que soporta una estructura de apoyo (2) destinada a recibir el cilindro de freno a ensayar dotado de un eje de desplazamiento, un empujador (3) que es desplazable por la acción de empuje que ejercerá el cilindro a ensayar, y un conjunto receptor (6) que incorpora una célula de carga (7), caracterizado porque comprende adicionalmente una empaquetadura (4) de arandelas Belleville (5) vinculada al empujador (3) que incide contra la célula de carga (7) durante el ensayo del cilindro.
Description
DESCRIPCIÓN
Banco de ensayos de cilindros neumáticos de frenos
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un banco de ensayos concebido para probar los cilindros neumáticos de frenos, en especial aquellos que se utilizan para frenar las ruedas de ferrocarriles por acción de las zapatas de freno.
La invención describe un banco de ensayos que permite comprobar si el cilindro funciona correctamente y aplica la fuerza requerida, incorporando una configuración en la que se incluyen unos elementos resistentes y flexibles contra los que actúa el cilindro consistentes en unas arandelas Belleville que soportan grandes cargas en poco espacio y permiten su sustitución de forma rápida y sencilla, facilitando así que el banco de ensayos muestre un tamaño reducido y disponga de una versatilidad de uso para poder ensayar cilindros de distintos tamaños.
Antecedentes de la invención
Para verificar la bondad en el funcionamiento de cilindros de freno de uso ferroviario, ya sea tras labores de mantenimiento y/o reparación, normalmente se prueban antes de ser montados en el ferrocarril y se comprueba si alcanzan los valores de fuerza de empuje para los que han sido concebidos, empleando para ello un banco de ensayos. De este modo se puede determinar si el cilindro presenta fugas motivadas por alguna avería interna o muestra algún otro defecto que lo descartarían para su montaje posterior en el freno del ferrocarril.
Con el propósito de regular los tipos de ensayos a efectuar y que estos sean reproducibles en el tiempo, las compañías ferroviarias normalmente establecen unos protocolos y normas de ensayo que permiten determinar si el cilindro es apto o no para su uso, resultando esta prueba crítica debido a las implicaciones asociadas a la seguridad en su aplicación para el frenado de ferrocarriles.
Estos cilindros de freno son de accionamiento neumático y una vez activados presentan un desplazamiento de su eje de empuje que debe de proporcionar en primera instancia un ligero movimiento a elementos de transmisión tales como varillas que conectan el eje del cilindro con las zapatas de freno, y que transmiten a continuación una fuerza de empuje progresiva sobre las zapatas hasta que alcanza un valor máximo.
Para reproducir la acción del cilindro fuera del ferrocarril, las normas establecen que el ensayo del mismo debe realizarse con una solución de montaje en la que se incluya un empujador sobre el que actúa el cilindro y un conjunto receptor que está dotado de un elemento elástico, tal como un resorte, que absorbe un desplazamiento elástico y que luego soporta una carga sin desplazamiento, incluyendo entre medias un sensor de fuerza, sobre el que incide el empujador, que mide la fuerza de empuje del cilindro.
Las cargas que debe de soportar el resorte para este tipo de cilindros de freno suelen ser del orden de 2000 kg para un desplazamiento a compresión del mismo aproximado de 3 mm, lo que supone recurrir a resortes de gran tamaño que cuentan con un diámetro de hilo del resorte muy grande.
El empleo de un resorte de este tipo implica que el tamaño del banco de ensayos resulta considerable y normalmente es un banco concebido para probar una única configuración de cilindros.
Descripción de la invención
El banco de ensayos que constituye el objeto de esta invención resuelve la problemática expuesta satisfactoriamente mediante el empleo de unas arandelas Belleville como elemento elástico de carga, que están destinadas a soportar grandes cargas en poco espacio, lo que permite que el banco de ensayos muestre un tamaño reducido, así como el empleo de estas arandelas permite su rápida sustitución, y en combinación con la particular configuración del banco, se favorece una mayor versatilidad de uso para poder ensayar cilindros de distintos tamaños.
El banco de ensayos comprende fundamentalmente un bastidor que sustenta una estructura de apoyo sobre la que se monta el cilindro a ensayar, un elemento de anclaje sobre el que se acopla el eje de desplazamiento del cilindro, que está a su vez asociado a un empujador desplazable que alberga una empaquetadura con arandelas Belleville, así como dispone de un conjunto receptor que alberga una célula de carga contra la que incide la empaquetadura de las arandelas cuando el empujador desplaza por acción del eje de desplazamiento del cilindro que se está probando.
Se ha previsto que el empujador sea desplazable con respecto al conjunto receptor con ayuda de unas guías que facilitan el desplazamiento guiado del empujador y la transmisión centrada de la carga del empujador a la célula de carga que monta el conjunto receptor.
En situación de ensayo el conjunto receptor permanece fijo mientras que el empujador desplaza contra el conjunto receptor.
Por otra parte en situación previa al ensayo, el conjunto receptor puede ser desplazable con respecto al bastidor y permite su desplazamiento y el del empujador para adaptar el anclaje del empujador a la posición y tamaño del eje de empuje y por tanto a la configuración y posición del cilindro a ensayar, facilitando así la versatilidad de uso de este banco de ensayos para distintos cilindros de diferentes tamaños.
Asimismo se contempla que la empaquetadura de arandelas Belleville sea fácilmente desmontable y que se puedan sustituir las arandelas por otras de mayor o menor resistencia en función de las fuerzas y por tanto del cilindro de freno a ensayar.
El conjunto receptor puede desplazarse con ayuda de medios de rodadura y guiado con respecto a un montante fijo solidario al bastidor, el cual puede albergar un dispositivo de transmisión que ocasiona el desplazamiento del conjunto receptor y a su vez del empujador para adaptar la posición del anclaje al tamaño del cilindro a ensayar.
El dispositivo de transmisión puede estar configurado por un motor que activa un husillo dotado de desplazamiento longitudinal que empuja el conjunto receptor y éste a su vez al empujador hacia la estructura de apoyo.
Además de medir la fuerza que ejerce el cilindro sobre la célula de carga, el banco de ensayos también puede medir el desplazamiento del eje de empuje del cilindro que se está ensayando mediante un sensor de desplazamiento de precisión, el cual mide el desplazamiento relativo del empujador con respecto del cuerpo resistente.
Descripción de los dibujos
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva del banco de ensayos en la que se observan sus elementos constitutivos.
Figura 2.- Muestra una vista en perspectiva del banco de ensayos en la que se han eliminado algunos elementos para mejor visualización del empujador y del conjunto receptor.
Figura 3.- Muestra una vista seccionada de detalle del banco de ensayos en la posición del empujador previa al ensayo.
Figura 4.- Muestra una vista seccionada del banco de ensayos en la que se observa que se ha iniciado el recorrido en vacío del empujador y se establece el contacto de la empaquetadura de las arandelas Belleville contra la célula de carga.
Figura 5.- Muestra en detalle cómo se posicionan las arandelas Belleville cuando alcanzan la máxima compresión dentro de la empaquetadura.
Figura 6.- Muestra una vista en perspectiva del banco de ensayos, similar a la mostrada en la figura 2, en la que se aprecia el desplazamiento del empujador y del conjunto receptor respecto a la posición de la figura 2 para facilitar su aproximación a la estructura de apoyo y por tanto su adaptación al tamaño del cilindro de freno a ensayar.
Figura 7.- Muestra una vista del banco de ensayos seccionado en la que se aprecia de modo esquemático el dispositivo de transmisión que desplaza al conjunto receptor.
Realización preferente de la invención
A la vista de las figuras se describe a continuación un modo de realización preferente del banco de ensayos que constituye el objeto de esta invención.
Tal y como se aprecia en la figura 1, el banco de ensayos de cilindros de freno comprende un bastidor (1) que soporta una estructura de apoyo (2) destinada a recibir el cilindro de freno a ensayar que está dotado de un eje de desplazamiento (ambos no representados), un empujador (3) que es desplazable por la acción de empuje que ejercerá el cilindro a ensayar, un conjunto receptor (6) que incorpora una célula de carga (7) y una empaquetadura (4) de arandelas Belleville (5), tal y como se observa en la figura 2, o con mayor detalle en la figura 3, vinculada al empujador (3) que incide contra la célula de carga (7) durante el ensayo del cilindro.
En las figuras 2 y 3 se aprecia que el empujador (3) comprende una primera placa (8) que monta en una cara un elemento de anclaje (15) destinado a recibir el eje de desplazamiento del cilindro a ensayar, así como dispone en su otra cara la empaquetadura (4) de arandelas Belleville (5) y unos ejes-guía (9) que parten perpendicularmente que facilitan el desplazamiento guiado del empujador (3) con respecto al conjunto receptor (6).
En la figura 2 se aprecia que el conjunto receptor (6) comprende una segunda placa (10) dotada de orificios (12) que facilitan el desplazamiento guiado de los ejes-guía (9) del empujador (3) respecto a este conjunto receptor (6) y cuenta con un elemento de conexión (11) que incorpora la célula de carga (7), la cual se encuentra enfrentada a la empaquetadura (4) del empujador (3).
Asimismo el conjunto receptor (6) dispone de unas ruedas (13) sobre las que se monta la segunda placa (10) que facilitan su desplazamiento, así como el del empujador (3), respecto de la estructura de apoyo (2) para adaptar la posición del elemento de anclaje (15) del empujador (3) al tamaño del cilindro de freno a ensayar, tal y como se observa en la figura 6 en la que se aprecia un desplazamiento del conjunto receptor (6) y del empujador (3) con respecto a la posición mostrada en la figura 2.
Adicionalmente el banco de ensayos comprende un montante fijo (22), tal y como se observa en la figura 6, solidario al bastidor (2) dotado de orificios en correspondencia con los ejes guía (9) del empujador (3) que facilitan el movimiento guiado del conjunto receptor (6) respecto del bastidor (2).
Por otra parte el empujador (3) dispone de un eje-guía adicional (23), que se muestra en la figura 6, perpendicular a la primera placa (8) que atraviesa la segunda placa (10) y que está dotado de un tope (24) que evita la desvinculación de la primera placa (8) respecto de la segunda placa (10) cuando se mueven el conjunto receptor (6) y el empujador (3).
El banco de ensayos comprende asimismo un dispositivo de desplazamiento del conjunto receptor (6), mostrado en la figura 7, que ocasiona el desplazamiento del conjunto receptor (6) y a su vez del empujador (3), que comprende un motor (20) que activa un husillo (14), con intermediación de una transmisión (19) que transforma el giro del motor (20) en un desplazamiento longitudinal del husillo (14), el cual está vinculado al elemento de conexión (11) del conjunto receptor (6), de tal modo que el husillo (14) desplaza al conjunto receptor (6) y éste a su vez al empujador (3) con respecto a la estructura de apoyo (2).
El banco de ensayos comprende adicionalmente un sensor de desplazamiento (21) de alta precisión, que se aprecia en la figura 3, que está montado entre la primera placa (8) y la segunda placa (10), que mide el desplazamiento relativo entre ambas y por tanto del empujador (3) con respecto del conjunto receptor (6) durante el ensayo.
Tal y como se observa en la figura 3, la empaquetadura (4) que alberga las arandelas Belleville (5) comprende un casquillo (16) atornillado a la primera placa (8) que aloja las arandelas Belleville (5) por un lado, las cuales apoyan a su vez por otro lado en una tapa flotante (17) que resulta ligeramente desplazable en el interior del casquillo (16), de la que sobresale una superficie de contacto (18) que constituirá la superficie de la empaquetadura (4) destinada a incidir contra la célula de carga (7).
Cuando se inicia el ensayo del cilindro de freno, su eje de desplazamiento vinculado al elemento de anclaje (15) desplaza el empujador (3) y se realiza un recorrido en vacío desde la posición mostrada en la figura 3 hasta la posición mostrada en la figura 4 en la que la superficie de contacto (18) de la tapa flotante (17) incide contra la célula de carga (7), entonces a medida que aumenta la fuerza de empuje del eje de desplazamiento, la célula de carga (7), inmovilizada por el conjunto receptor (6), genera un esfuerzo resistente que determina que la tapa flotante (17) presiona contra las arandelas Belleville (5) comprimiéndolas en el interior del casquillo (16) hasta alcanzar la máxima carga, tal y como se observa en la figura 5.
Una vez cesa la fuerza de empuje, las arandelas Belleville (5) retornan a su posición normal y la superficie de contacto deja de contactar con la célula de carga (7). Durante todo este tiempo la célula de carga (7) mide la fuerza de empuje del cilindro ensayado y el sensor de desplazamiento (21) mide el desplazamiento realizado durante el ensayo en vacío.
Claims (10)
1. Banco de ensayos de cilindros neumáticos de frenos que comprende: un bastidor (1) que soporta una estructura de apoyo (2) destinada a recibir el cilindro de freno a ensayar dotado de un eje de desplazamiento, un empujador (3) que es desplazable por la acción de empuje que ejercerá el cilindro a ensayar, y un conjunto receptor (6) que incorpora una célula de carga (7), caracterizado porque comprende adicionalmente una empaquetadura (4) de arandelas Belleville (5) vinculada al empujador (3) que incide contra la célula de carga (7) durante el ensayo del cilindro.
2. El banco de ensayos de la reivindicación 1 en el que el empujador (3) comprende una primera placa (8) que monta en una cara un elemento de anclaje (15) destinado a recibir el eje de desplazamiento del cilindro a ensayar, así como dispone en su otra cara la empaquetadura (4) de arandelas Belleville (5) y unos ejes-guía (9) que parten perpendiculares y facilitan el desplazamiento guiado del empujador (3) con respecto al conjunto receptor (6).
3. El banco de ensayos de la reivindicación 2 en el que el conjunto receptor (6) comprende una segunda placa (10) dotada de orificios (12) que facilitan el desplazamiento guiado de los ejesguía (9) del empujador (3) y cuenta con un elemento de conexión (11) que incorpora la célula de carga (7), la cual se encuentra enfrentada a la empaquetadura (4) del empujador (3).
4. El banco de ensayos de la reivindicación 3 en el que el conjunto receptor (6) dispone de unas ruedas (13) sobre las que se monta la segunda placa (10) que facilitan su desplazamiento, así como del empujador (3), respecto de la estructura de apoyo (2).
5. El banco de ensayos de la reivindicación 4 que comprende adicionalmente un dispositivo de desplazamiento del conjunto receptor, que ocasiona el desplazamiento del conjunto receptor (6) y a su vez del empujador (3).
6. El banco de ensayos de la reivindicación 5 en el que el dispositivo de desplazamiento comprende un motor (20) que activa un husillo (14), con intermediación de una transmisión (19) que transforma el giro del motor (20) en un desplazamiento longitudinal del husillo (14), el cual está vinculado al elemento de conexión (11) del conjunto receptor (6) que empuja o separa el conjunto receptor (6) y a éste a su vez al empujador (3) hacia o desde la estructura de apoyo (2).
7. El banco de ensayos de la reivindicación 1 que comprende adicionalmente un sensor de desplazamiento de precisión (21), que está montado entre la primera placa (8) y la segunda placa (10), que mide el desplazamiento relativo entre ambas y por tanto del empujador (3) con respecto del conjunto receptor (6) durante el ensayo.
8. El banco de ensayos de la reivindicación 1 en el que la empaquetadura (4) que alberga las arandelas Belleville (5) comprende un casquillo (16) atornillado a la primera placa (8) que aloja las arandelas Belleville (5) por un lado, las cuales apoyan a su vez por otro lado en una tapa flotante (17) que resulta ligeramente desplazable en el interior del casquillo (16), de la que sobresale una superficie de contacto (18) que constituirá la superficie de la empaquetadura (4) destinada a incidir contra la célula de carga (7), situación en la que se desplaza la tapa flotante (17) comprimiendo las arandelas Belleville (5).
9. El banco de ensayos de la reivindicación 2 que comprende adicionalmente un montante fijo (22), solidario al bastidor (2) dotado de orificios en correspondencia con los ejes guía (9) del
empujador (3) que facilitan el movimiento guiado del conjunto receptor (6) respecto del bastidor (2).
10. El banco de ensayos de las reivindicaciones 2 y 3 en el que el empujador (3) dispone de un eje-guía adicional (23), perpendicular a la primera placa (8), que atraviesa la segunda placa (10) y que está dotado de un tope (24) que evita la desvinculación de la primera placa (8) respecto de la segunda placa (10).
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