ES2257386T3 - Manguito para cojinete con pelicula de aceite para cilindro laminador. - Google Patents

Abstract

Un manguito (10) para su uso en un cojinete con película de aceite del tipo empleado para soportar rotativamente un muñón de cilindro en un laminador, teniendo dicha manguito una sección (21) internamente ahusada, una sección de extremo (22) alineada axialmente con dicha sección ahusada internamente y una superficie (23) cilíndrica externa adaptada para estar apoyada rotativamente en un componente (18) del casquillo del cojinete, caracterizado porque dicho manguito tiene un diámetro D de al menos 500 mm, estando adaptada dicha sección internamente ahusada para quedar asentada sobre una sección externamente ahusada del muñón del cilindro y que tiene un ángulo de ahusamiento mayor de tres grados y un grosor mínimo comprendido entre aproximadamente 10 mm y 0, 024D + 14, 5 y medios mecánicamente enganchables localizados fuera de dicha sección internamente ahusada y exclusivamente en dicha sección de extremo para fijar rotativamente dicho manguito al muñón del cilindro.

Description

Manguito para cojinete con película de aceite para cilindro laminador.

Antecedentes 1. Campo de la invención

La presente invención se refiere a cojinetes con película de aceite del tipo empleado para soportar rotativamente los muñones de los cilindros laminadores.

2. Discusión de los antecedentes

Un cojinete con película de aceite de laminador comprende típicamente un manguito recibido parcialmente sobre, y fijado rotativamente a, el muñón del cilindro. El manguito está rodeado por un casquillo que contiene un calzo montado en un alojamiento del cilindro. En servicio, el manguito está soportado rotativamente sobre una delgada película de aceite mantenida hidrodinámicamente en la zona de carga del cojinete entre el manguito y el casquillo.

Los manguitos podrán ser bien cilíndricos internamente para su uso en muñones de cilindros cilíndricos o "rectos", o podrán estar internamente ahusados para su uso en muñones de cilindros ahusados. Además, los manguitos podrán ser "autobloqueantes" o "no bloqueantes". Los manguitos autobloqueantes están fijados friccionalmente a muñones de cilindros por unos medios de encaje de interferencia, mientras que los manguitos no bloqueantes requieren chavetas o similares para efectuar una interconexión mecánica con los muñones de los cilindros.

La presente invención se refiere a una mejora en manguitos ahusados internamente que tienen unos diámetros de la superficie de apoyo relativamente grandes de al menos 500 mm y ángulos de ahusamiento de no bloqueo de al menos tres grados.

Con referencia a la figura 1, se muestra con la referencia 10 uno de dichos manguitos como una pieza componente de un cojinete 12 con película de aceite de laminador. El manguito 10 está recibido de forma desmontable sobre una sección 16 ahusada del muñón del cilindro y está fijado rotativamente al muñón del cilindro por unas chavetas 14 o similares. El manguito está rodeado por un casquillo 18 y fijado en un calzo 20 del cojinete. En servicio, como se ha mencionado anteriormente, el manguito está soportado rotativamente sobre una delgada película de aceite (no representada) mantenida hidrodinámicamente en la zona de carga del cojinete, entre el manguito y el casquillo.

Con referencia a la figura 2, podrá apreciarse que el manguito 10 tiene una sección 21 internamente ahusada con una longitud L, una sección de extremo 22 que se extiende parcialmente más allá del extremo externo de las sección internamente ahusada, y una superficie externa 23 cilíndrica que rodea la sección internamente ahusada. La superficie cilíndricamente externa tiene un diámetro D (también denominada comúnmente como el diámetro de "la superficie de apoyo"). La sección internamente ahusada tiene un ángulo de ahusamiento \alpha, un grosor mínimo t en su extremo interno y un grosor máximo t' en su extremo externo próximo a la sección de extremo 22. Unos chaveteros 15 coactúan en interconexión mecánica con las chavetas 14, estando tanto las chavetas como los chaveteros localizados fuera de la sección 21 internamente ahusada y exclusivamente dentro de la sección de extremo 22.

El diámetro de la superficie de apoyo D y la longitud L de la sección 21 internamente ahusada gobiernan el tamaño y capacidad de soporte de cargas del cojinete. El ángulo de ahusamiento \alpha dicta si el manguito es autobloqueante o no bloqueante.

Cuando este tipo de cojinete con películas de aceite se introdujo por primera vez en los laminadores en la década de 1930, los expertos en la técnica consideraron esencial que la pared del manguito en la zona de carga tenía que tener un grosor mínimo t suficiente para resistir la deformación elástica del manguito bajo condiciones de carga, y también para acomodar un grosor máximo t' suficiente para resistir los daños a los chaveteros debidos a esfuerzos inducidos por par. De dicha forma, como se representa por la línea 24 del gráfico de la figura 5, para manguitos que tengan diámetros de la superficie de apoyo comprendidos entre 500 y 2100 mm, los grosores t mínimos varían típicamente entre 30 y 70 mm, siendo el promedio t = 0,024D + 22,6 en la forma representada por la línea discontinua.

Este criterio de diseño permaneció virtualmente inalterado hasta la mitad de la década de 1970, cuando, como se desvela en la patente U.S. nº 4.093.321, los expertos en la técnica identificaron la interrupción de la sección ahusada internamente por los chaveteros como la causa de las irregularidades dimensionales en los productos laminados. Con objeto de corregir este problema, las chavetas y chaveteros fueron retirados de la sección 21 internamente ahusada hasta sus posiciones actuales, localizadas exclusivamente en la sección 22 de extremo, en la forma mostrada en las figuras 1 y 2. Aunque esto obvia cualquier necesidad de mantener un grosor t' incrementado en el extremo externo de la sección ahusada internamente, los grosores del manguito permanecieron inalterados debido a la creencia continua por parte de los expertos en la técnica de que la deformación elástica del manguito inducida por la carga era perjudicial y debía evitarse a toda costa.

Sumario de la invención

Sin embargo, se ha descubierto en la actualidad que contrariamente a la creencia convencional, una cierta cantidad de deformación elástica del manguito no es solamente tolerable, sino deseable porque da como resultado en un incremento del área superficial del manguito soportado sobre la película de aceite en la zona de carga del manguito. Es todo a su vez incrementa la capacidad de soporte de cartas del manguito. De dicha forma, para un diámetro D y un ángulo \alpha, una magnitud beneficiosa de deformación elástica podrá ser introducida al reducir el grosor mínimo t, el cual para una longitud L y un ángulo de ahusamiento \alpha, da como resultado en una reducción en el grosor del manguito a lo largo de la longitud de la sección ahusada internamente. Preferentemente, la reducción del grosor t se consigue incrementando el tamaño del taladro del manguito mientras se mantiene el diámetro D constante. Esto permite al manguito acomodar un muñón del cilindro mayor, reforzando de dicha forma adicionalmente todo el conjunto.

Un objeto principal de la presente invención es incrementar la capacidad de soporte de cargas de los manguitos relativamente grandes con película de aceite que tienen unos manguitos de no bloqueo ahusados internamente por al menos el 10% y preferentemente el 20% o más, a través de reducciones apropiadas en el grosor t mínimo del manguito.

Un objeto adicional de la presente invención es reducir el tamaño y peso de las piezas modeladas o forjadas metálicas a partir de las cuales los manguitos son mecanizados, reduciendo de dicha forma beneficiosamente los costes de las materias primas.

Los objetos mencionados, así como otros objetos, ventajas y características de la presente invención se describirán a continuación con mayor detalle, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una ilustración esquemática de un conjunto de cojinete con película de aceite del tipo empleado en laminadores para soportar rotativamente los muñones de los cilindros.

La figura 2 es una vista en sección longitudinal a una escala ampliada de un manguito de no bloqueo internamente ahusado mostrado en la figura 1.

La figura 3A ilustra en forma esquemática la anchura de la zona de carga cuando un manguito de no bloqueo internamente ahusado está rotando bajo carga.

La figura 3B es similar a la figura 3A e ilustra esquemáticamente el incremento de anchura de la zona de carga resultante de una disminución del grosor t del manguito, siendo iguales las demás condiciones.

La figura 4 es un gráfico que compara los esfuerzos circunferenciales de la línea central del manguito de los manguitos mostrados en las figuras 3A y 3B.

Y la figura 5 es un gráfico que representa la relaciones t/D para manguitos convencionales y manguitos modificado según la presente invención.

Descripcion detallada de las formas de realizacion preferentes

En la figura 3A, en la cual las dimensiones han sido exageradas a objeto de ilustración, un manguito 10a con un diámetro D de la superficie de apoyo y un grosor t_{a} se muestra rotando en una dirección horaria bajo carga dentro de un casquillo 18. Los esfuerzos circunferenciales en la línea central resultante sobre el manguito 10a en la sección 21 internamente ahusada se representan por la curva S_{a} en la figura 4. Una desviación máxima para el esfuerzo medio comienza en \theta_{1} y se eleva hasta un máximo antes de caer de nuevo a un mínimo \theta_{2}. La distancia circunferencial w_{a} entre \theta_{1} y \theta_{2} es representativa de la anchura de la zona de carga mientras el manguito está soportado sobre una película de aceite mantenida hidrodinámicamente.

En la figura 3B, el manguito 10b con el mismo diámetro de la superficie apoyo D pero con un grosor reducido t_{b} se muestra operando bajo las mismas condiciones de carga. El grosor reducido t_{b} permite al manguito más libertad de deformación elástica bajo carga, con el esfuerzo circunferencial en la línea central resultante representado por la curva S_{b} en la figura 4.

Podrá apreciarse que la desviación máxima del esfuerzo medio para la curva S_{b} comienza en \theta_{1} y después de elevarse hasta un máximo, vuelve a caer hasta un mínimo en \theta_{3}. La distancia circunferencial w_{b} excede w_{a} por w_{\Delta} siendo el resultado la deformación elástica incrementada del manguito debido a la disminución del grosor del manguito de t_{a} a t_{b}. Dado que la longitud L de la sección 21 ahusada internamente es la misma para ambos manguitos, el incremento porcentual en el área de la zona de carga podrá calcularse como w_{\Delta}/w_{a} X 100.

Según la presente invención, y haciendo referencia a la figura 5, se ha determinado ahora que en comparación con los cojinetes que incorporan manguitos dimensionados convencionalmente con un grosor mínimo promedio t de 0,024D + 22,6, se podrán obtener incrementos en la capacidad de soporte de cargas entre aproximadamente el 10% y el 20% y superiores, al reducir el grosor mínimo t a un intervalo comprendido entre aproximadamente 10 mm y 0,024D + 14,5, y preferiblemente entre aproximadamente 19 mm y 0,024D + 7,4.

Los grosores mínimos t de 10 mm y preferentemente 19 mm aseguran que los manguitos tienen una rigidez estructural suficiente para resistir la deformación por fuerzas relativamente modestas ejercidas durante los procedimientos de mecanizado empleados para convertir las cáscaras forjadas o moldeadas en productos acabados. Sin embargo, una vez que los manguitos están montados en los muñones de los cilindros, la deformación bajo cargas de laminación más altas incrementa beneficiosamente el área de los manguitos soportados en la zona de carga.

Claims (3)

1. Un manguito (10) para su uso en un cojinete con película de aceite del tipo empleado para soportar rotativamente un muñón de cilindro en un laminador, teniendo dicha manguito una sección (21) internamente ahusada, una sección de extremo (22) alineada axialmente con dicha sección ahusada internamente y una superficie (23) cilíndrica externa adaptada para estar apoyada rotativamente en un componente (18) del casquillo del cojinete, caracterizado porque dicho manguito tiene un diámetro D de al menos 500 mm, estando adaptada dicha sección internamente ahusada para quedar asentada sobre una sección externamente ahusada del muñón del cilindro y que tiene un ángulo de ahusamiento mayor de tres grados y un grosor mínimo comprendido entre aproximadamente 10 mm y 0,024D + 14,5 y medios mecánicamente enganchables localizados fuera de dicha sección internamente ahusada y exclusivamente en dicha sección de extremo para fijar rotativamente dicho manguito al muñón del cilindro.

2. El manguito (10) según la realización 1, en el que dicho grosor t mínimo es de al menos 19 mm.

3. El manguito (10) según la realización 2, en el que dicho grosor t mínimo no es mayor de 0,024D + 7,4.