ES2290618T3 - Correa y metodo de transmision de potencia. - Google Patents
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Abstract
Método de construcción de una correa que comprende las etapas de: construir una construcción de correa que comprende las etapas de; conformar una primera capa elastomérica sobre un mandril de construcción, presentando el mandril de construcción una superficie exterior expansible; conformar una capa de cuerda transvesal sobre la capa elastomérica; conformar una segunda capa elastomérica sobre la capa de cuerda transversal; conformar en forma de espiral un elemento de tracción sobre la segunda capa elastomérica; y conformar una tercera capa elastomérica sobre la cuerda de tracción; ejercer presión sobre la superficie exterior expansible presionando de ese modo la correa en un molde que presenta un perfil de correa; soportar el elemento de tracción con la capa de cuerda transversal mediante el que se controla una posición de cuerda de tracción; aplicar una temperatura a la construcción de correa; curar la correa; y retirar la construcción de correa del molde.
Description
Correa y método de transmisión de potencia.
La invención se refiere a un método para
producir una correa de transmisión de potencia que presenta una baja
línea de cuerda.
Se conoce en la técnica fabricar correas de
transmisión de potencia a partir de materiales elastoméricos que
presentan un elemento de tracción embutido. Las correas pueden
describir un perfil de nervadura múltiple, dentado o de tipo V. Las
correas discurren en poleas que presentan un perfil de actuación
conjunta.
Se conoce que la cuerda de tracción en correas
de transmisión de potencia se dispone generalmente en una matriz
elastomérica. En particular, en correas con nervaduras múltiples los
elementos de tracción se disponen en el cuerpo de la correa. Esta
forma de construcción coloca un brazo de palanca aumentado sobre la
nervadura de correa que está soportada por los elementos de
tracción. La cantidad de fuerza ejercida está en proporción directa
a la distancia radial desde el centro de la línea de cuerda de
tracción a la superficie de apoyo de la polea que se acopla. Una
longitud de brazo de palanca más larga disminuye la vida de
funcionamiento de la correa.
El método de fabricación de la correa determina,
en parte, la ubicación de la cuerda de tracción. En el caso de
correas rectificadas, se moldea y se vulcaniza una plancha de correa
sobre un mandril. La plancha de correa se retira entonces y el
perfil de nervadura múltiple se rectifica entonces en la plancha de
correa. Como la operación de rectificado no puede controlarse
completamente, debe realizarse alguna tolerancia en la ubicación de
la cuerda de tracción para impedir que se corte por la operación de
rectificado. Esto da como resultado que la línea de cuerda de
tracción sea superior a una distancia preferida desde un ápice de
nervadura.
Es representativa de la técnica la patente
estadounidense número 3.280.409 de Meadows que da a conocer una
correa en v que presenta una pluralidad de cuerdas de soporte
espaciadas dispuestas estrechamente de manera transversal a y sobre
al menos un lado de la cuerda que lleva la carga.
El documento
GB-A-2 106 443 da a conocer un
método de formación de una correa.
Lo que se necesita es una correa que presenta
una distancia significativamente reducida desde una cuerda de
tracción a un ápice de nervadura. Lo que se necesita es una correa
que presenta una distancia significativamente reducida desde una
cuerda de tracción a una superficie de contacto nervadura/polea. Lo
que se necesita es una correa que presenta una capa de sobrecuerda
dispuesta en una capa elastomérica superpuesta a una cuerda de
tracción para controlar una ubicación de una cuerda de tracción
durante el moldeo. La presente invención responde a estas
necesidades.
El aspecto principal de la invención es
proporcionar un método de construcción de una correa de transmisión
de potencia que presenta una distancia significativamente reducida
desde la cuerda de tracción a un ápice de nervadura.
Otro aspecto de la invención es proporcionar una
correa de transmisión de potencia que presenta una distancia
significativamente reducida desde una cuerda de tracción a una
superficie de contacto nervadura/polea.
Otro aspecto de la invención es proporcionar una
correa de transmisión de potencia que presenta una capa de
sobrecuerda dispuesta en una capa elastomérica que se superpone a
una cuerda de tracción para controlar una ubicación de cuerda de
tracción durante el moldeo.
Otros aspectos de la invención se señalarán o se
harán obvios mediante la siguiente descripción de la invención y
los dibujos adjuntos.
La invención se define mediante un método según
la reivindicación 1. La capa de sobrecuerda soporta las cuerdas de
tracción durante el moldeo estabilizando de ese modo una posición de
línea de cuerda. Esta construcción da como resultado una distancia
significativamente reducida desde una línea central de cuerda de
tracción hasta un ápice de nervadura y superficie de contacto
nervadura/polea en una correa de nervadura múltiple.
La figura 1 es una vista en sección transversal
de la técnica anterior.
La figura 2 es una vista en sección transversal
de la correa de la invención.
La figura 2A es un detalle de la figura 2
después de la operación de moldeo.
La figura 3 es un gráfico de resultados de
ensayos para la correa de la invención.
La figura 4 representa resultados de ensayos de
duración a carga alta para la correa de la invención.
La figura 5 representa una vida de durabilidad a
alta temperatura para la correa de la invención.
La figura 6 es una vista en sección transversal
de una dimensión -d.
La figura 7 es una vista lateral de una sección
de correa.
La figura 8 representa una construcción de
sobrecuerda convencional.
La figura 9 representa la construcción de
sobrecuerda para la correa de la invención.
La figura 1 es una vista en sección transversal
de la técnica anterior. La construcción de la técnica anterior
comprende una sobrecuerda A, bajocuerda B y cuerdas C de tracción.
La línea central de la línea de cuerda se muestra a una distancia d
dada desde un ápice de un perfil de nervadura múltiple. La línea de
cuerda debe estar a una distancia d suficiente desde el ápice de
nervadura para evitar ser dañada cuando el perfil de nervadura
múltiple se rectifica en la correa. Las cuerdas C de tracción se
embuten en material D de elastómero.
La figura 2 es una vista en sección transversal
de la correa obtenida por la invención. La correa 100 comprende una
pluralidad de capas. La bajocuerda 14 comprende un perfil de
múltiple nervadura en la realización preferida. En funcionamiento,
la correa 100 engancha la polea P.
Más particularmente, la capa 10 comprende goma o
material elastomérico cargado de fibra. La sobrecuerda o cuerda 11
transversal comprende una capa de cuerda transversal. La capa de
cuerda transversal soporta la cuerda 13 durante el proceso de
moldeo y de curado, manteniendo una ubicación de línea de cuerda
apropiada dentro del cuerpo de correa. La cuerda 11 transversal
puede comprender material tejido o no tejido.
La capa 11 de cuerda transversal es
sustancialmente no porosa, impidiendo que una cantidad de capa 10
significativa penetre a través de la capa 11 durante el proceso de
moldeo. Esto tiene como efecto que la capa 11 soporte la cuerda 13
de tracción controlando de ese modo una ubicación uniforme de la
línea central CL de cuerda de tracción.
Una capa fina de goma 12 se aplica entre la capa
11 y la cuerda 13 de tracción. Las cuerdas 13 se extienden a lo
largo del eje longitudinal de la correa. Aunque en la realización
preferida la capa de goma 12 se aplica entre la capa 11 y las
cuerdas 13 de tracción, la goma 12 puede aplicarse también entre las
cuerdas 13 de tracción y la capa 14 de bajocuerda siempre que las
cuerdas 13 estén encapsuladas por la goma 12 durante el moldeo.
La bajocuerda 14 comprende un material
elastomérico que presenta una carga de fibra. En una realización
alternativa puede comprender también material elastomérico puro sin
carga de fibra, es decir, una capa de goma. La carga de fibra para
la capa 10 y 14 puede estar en el intervalo de 0,1 a 20 partes por
cien. Las fibras pueden comprender cualquiera conocida en la
técnica, incluyendo a modo de ejemplo algodón, PTFE y arámida.
La camisa 15 puede incluirse y puede comprender
material tejido o no tejido con el fin de establecer un coeficiente
de fricción.
La correa se construye en un proceso de
aplicación secuencial de cada capa sobre un tambor de construcción.
La correa se fabrica por moldeo utilizando una membrana de expansión
que presiona la plancha de correa en una carcasa exterior nervada.
En este proceso la correa se desarrolla sobre un mandril que
presenta un elemento expansible sobre la superficie del mandril.
Durante el moldeo y el curado el elemento expansible presiona la
construcción de correa en un molde de carcasa exterior. El uso de la
capa 11 de sobrecuerda de cuerda transversal estabiliza la posición
de la línea 13 de cuerda de tracción, dando como resultado una
posición de línea de cuerda controlada de manera precisa. Esto
permite a la cuerda 13 de tracción colocarse más próxima a un ápice
16 de nervadura, y de ese modo más próxima a una superficie de
contacto RP nervadura/polea aumentando significativamente la vida
de funcionamiento. En comparación, las líneas de cuerda de la
técnica anterior están a una distancia superior desde un ápice de
nervadura y superficie de contacto nervadura/polea, dando como
resultado una vida de funcionamiento más corta.
En particular, una primera capa 10 elastomérica
de una goma elastomérica o material cargado de fibra se conforma
sobre el mandril. A continuación se aplica una capa 11 de cuerda
transversal. Debido a las características de flujo de la goma
durante el moldeo, la capa 11 de cuerda transversal puede empalmarse
a tope cosiendo los extremos de la capa entre sí o dejándolos con
un hueco tal como se describe en la figura 9.
A continuación, una segunda capa elastomérica
que comprende una capa fina de mezcla 12 de goma se aplica sobre la
capa 11 de cuerda transversal. La capa 12 está fabricada únicamente
de mezcla de caucho en la realización preferida. A continuación,
los elementos de tracción o cuerdas 13 se bobinan sobre la capa de
mezcla de goma. A continuación, se aplica la tercera capa
elastomérica que comprende una capa 14 de bajocuerda cargada de
fibra. Finalmente, se aplica una capa de material 15 no tejido a la
superficie de la capa de bajocuerda. El material 15 no tejido puede
comprender materiales basados en celulosa o no basados en
celulosa.
El uso de la construcción y el proceso da como
resultado que la posición final de la cuerda permanece estable y
significativamente más próxima a un ápice 16 de nervadura y a una
superficie de contacto RP nervadura/polea. En particular, durante
la operación de moldeo invertido la construcción de correa, y la
cuerda 13 en particular, se conforma en forma de espiral sobre una
membrana de expansión colocada en un tambor de construcción. Durante
el moldeo la membrana o bolsa de expansión empuja a la construcción
de correa hacia las nervaduras de la carcasa de molde.
En la técnica anterior durante una secuencia de
formación la cuerda 13 tendía a o bien a deformarse o bien a bajar
hacia la primera capa de soporte disponible. La desalineación
resultante de las cuerdas provocaba que tuvieran cargas diferentes,
disminuyendo de ese modo la vida de funcionamiento.
En la correa y método de la invención, el
soporte para impedir que se produzca esto se proporciona mediante
la capa 11 de cuerda transversal. De esta manera la cuerda 13 se
soporta provocando que la línea de cuerda CL se coloque de manera
más precisa y más próxima a la superficie de contacto RP
nervadura/polea.
Esta construcción presenta también una ventaja
significativa respecto al método de fabricación en el que un perfil
de correa se rectifica en la construcción de correa curada. En el
caso de una correa rectificada la línea de cuerda debe situarse a
una distancia superior desde un ápice 16 de nervadura para evitar
que se dañe la cuerda de manera inadvertida por la operación de
rectificado. En la construcción de moldeo instantánea, la línea de
cuerda está mucho más próxima al ápice.
La construcción dada a conocer de la correa de
la invención coloca la línea de cuerda CL a una distancia d radial
inferior por encima de un ápice 16 de nervadura y superficie de
contacto RP (d2) nervadura/polea en comparación con las correas de
la técnica anterior. Colocar la línea de cuerda de esta manera
proporciona rendimiento dinámico superior, véase la figura 3. El
intervalo de distancia d radial en la correa de la invención es tal
que una superficie exterior de la cuerda 13 está aproximadamente de
0,000'' a 0,050'' por encima del ápice 16 de nervadura. También es
posible que la distancia d de línea de cuerda sea negativa de modo
que una superficie exterior de la cuerda esté por debajo del ápice
de nervadura, colocando la cuerda 13 de manera efectiva
parcialmente o totalmente dentro de las nervaduras, véase la figura
6. La distancia de una línea central de cuerda respecto al ápice de
nervadura está en el intervalo aproximado de -0,040'' a 0,000''. El
valor negativo, por ejemplo, -0,040'', indica que la cuerda está
"por debajo" del ápice de nervadura de modo que la cuerda se
ajusta dentro de las nervaduras, véase la figura 6, una vista en
sección transversal de una dimensión -d.
En la realización preferida el intervalo de d
está aproximadamente entre 0,010'' y 0,015'' por encima del ápice
de nervadura para una cuerda 13 que presenta un diámetro de
aproximadamente 0,040''. En el caso en el que la distancia d radial
es igual a 0,020'', una cuerda 13 de tracción está en la superficie
de capa 14 en un ápice 16 de nervadura. El diámetro de cuerda dado
en el presente documento tiene fines ilustrativos solamente y puede
variarse dependiendo de las necesidades de un usuario y las
condiciones de funcionamiento de la correa.
Tal como se observó previamente, la construcción
dada a conocer de la correa tiene el efecto de reducir una
distancia d2 desde una superficie de contacto PR nervadura/polea a
la línea de cuerda CL de correa. La reducción de la distancia d2
provoca una reducción de la magnitud del curvado de la nervadura a
medida que la correa engancha una polea. Más particularmente,
durante el funcionamiento como una correa engancha una polea el
material elastomérico de nervadura se curva en respuesta al par de
torsión que se transmite a la polea. El curvado se produce a lo
largo de un eje longitudinal y es relativo a un punto sobre la
cuerda de tracción. Véase la figura 7.
La figura 7 es una vista lateral de una sección
de correa. A representa un punto sobre la cuerda 13 de tracción. C
representa un punto sobre una superficie de enganche de polea de una
nervadura 14. Cuando la correa bajo la carga L engancha una polea
(no mostrada), la nervadura 14 se curva de modo que el punto C se
curva al punto B a lo largo de una distancia D3. La magnitud de la
distancia D3 está en función de d2 tal como se describe en el
presente documento. A medida que aumenta d2, lo hace D3. A la
inversa, a medida que disminuye d2, D3 disminuye. El curvado
excesivo, D3, provoca rotura de correa prematura por agrietamiento
de correa. La reducción del curvado D3 durante el funcionamiento
reduciendo significativamente d2 aumenta significativamente el
periodo de funcionamiento de la correa.
La figura 2A es un detalle de la figura 2. La
sección transversal de correa es tal que la capa 12 elastomérica se
ha presionado entre y a través de las cuerdas 13 de tracción
formando salientes 120. Los salientes 120 discurren paralelos a y a
lo largo de una longitud de las cuerdas de tracción, sustancialmente
paralelas a un eje longitudinal. La capa 11 se presiona también
adyacente a las cuerdas de tracción y soporta una parte fina
restante de capa 12 sobre las cuerdas 13. Los salientes 120
comprenden elastomérico de la capa 12. Los salientes 120
proporcionan soporte y amortiguador para las cuerdas durante el
funcionamiento.
La figura 3 es un gráfico de resultados de
ensayos para la correa. Tal como se muestra en la figura 3, reducir
la distancia media entre un ápice 16 de nervadura, y de ese modo la
superficie de contacto RP nervadura/polea, y la línea de cuerda CL
aumenta significativamente la vida de correa. Por ejemplo, la vida
de correa para una correa que presenta una distancia d radial media
de línea central de cuerda de tracción a ápice de nervadura de
aproximadamente 0,042'' es de 100 horas comparado con 280 horas para
una correa que presenta una distancia d radial media de línea
central de cuerda de tracción a ápice de nervadura de
aproximadamente 0,032''.
La figura 4 representa resultados de ensayos de
duración a carga alta para la correa. La correa mostró vida a carga
significativamente mejorada. El ensayo da carga alta comprende hacer
discurrir una correa a aproximadamente 4900 RPM bajo
aproximadamente una tensión total de 264 libras a una temperatura de
aproximadamente 85º. La correa funcionó aproximadamente 280 horas
hasta la rotura mientras una correa que tenía una ubicación de línea
de cuerda superior funcionó menos de 150 horas hasta la rotura, una
mejora del 86%.
La figura 5 representa una vida de durabilidad a
alta temperatura para la correa. La correa muestra durabilidad a
alta temperatura significativamente mejorada. El ensayo de
durabilidad a alta temperatura comprende hacer discurrir una correa
sobre un mecanismo motriz de tres puntos a aproximadamente 13000 rpm
bajo aproximadamente 282 libras de tensión total a una temperatura
de aproximadamente 250ºF. La correa funcionó aproximadamente 390
horas hasta la rotura mientras que una correa con una línea de
cuerda estándar funcionó durante 250 horas hasta la rotura, una
mejora del 56%.
La figura 8 representa una construcción de
sobrecuerda convencional. La capa C de sobrecuerda está unida en
una junta de solape. Un extremo de la junta de solape se superpone a
la parte inferior una cantidad OL. Esta "holgura" crea una
sacudida que puede provocar ruido durante el funcionamiento en el
caso de uso de la correa con una polea tensora trasera.
La figura 9 representa una construcción de
sobrecuerda para la correa. Tal como se ha descrito en otra parte
en esta memoria descriptiva, la capa 10 se superpone a la capa 11 de
cuerda transversal. D representa el tambor de construcción sobre el
que la correa se tiende durante la fabricación tal como se ha
descrito en otra parte en esta memoria descriptiva. Los extremos
11A y 11B de la capa 11 pueden configurarse en una unión a tope y/o
cosidos entre sí. Sin embargo, en la realización preferida, durante
la fabricación sobre el tambor de construcción puede estar presente
un ligero hueco G entre los extremos 11A y 11B, permitiendo que un
extremo 11A se cosa a la capa 10 en lugar de al extremo opuesto
11B. Durante la vulcanización, el material de la capa 10 fluye
entre sí a través del hueco creando una junta sin costura. Una junta
sin costura elimina cualquier ruido que pudiera provocarse por el
desplazamiento de la correa por una polea tensora trasera. En
consecuencia, fabricar la correa con un hueco sobre la sobrecuerda
es una mejora respecto a la correa de la técnica anterior en la que
un hueco en la capa de sobrecuerda provocaría ruido en el caso de
uso de una polea tensora trasera debido a que las correas de la
técnica anterior necesitan que los extremos de la capa de
sobrecuerda estén controlados rigurosamente. La correa de la
invención no necesita que los extremos de la capa 11 se corten de
manera precisa y se tiendan dando como resultado también una
disminución de los costes de fabricación.
Claims (8)
1. Método de construcción de una correa que
comprende las etapas de:
construir una construcción de correa que
comprende las etapas de; conformar una primera capa elastomérica
sobre un mandril de construcción, presentando el mandril de
construcción una superficie exterior expansible;
conformar una capa de cuerda transvesal sobre la
capa elastomérica; conformar una segunda capa elastomérica sobre la
capa de cuerda transversal;
conformar en forma de espiral un elemento de
tracción sobre la segunda capa elastomérica; y
conformar una tercera capa elastomérica sobre la
cuerda de tracción;
ejercer presión sobre la superficie exterior
expansible presionando de ese modo la correa en un molde que
presenta un perfil de correa;
soportar el elemento de tracción con la capa de
cuerda transversal mediante el que se controla una posición de
cuerda de tracción;
aplicar una temperatura a la construcción de
correa;
curar la correa; y
retirar la construcción de correa del molde.
2. Método según la reivindicación 1, que
comprende además la etapa de conformar un material no tejido sobre
la tercera capa elastomérica.
3. Método según la reivindicación 1, que
comprende además la etapa de utilizar un perfil de nervadura
múltiple que presenta ápices de nervadura.
4. Método según la reivindicación 3, que
comprende además la etapa de cortar la construcción de correa curada
en correas.
5. Método según la reivindicación 1, que
comprende además la etapa de utilizar una carga de fibra en la
primera capa elastomérica.
6. Método según la reivindicación 1, que
comprende además la etapa de utilizar una carga de fibra en la
tercera capa elastomérica.
7. Método según la reivindicación 1, que
comprende además la etapa de limitar una distancia desde un ápice
de nervadura hasta una línea central de elemento de tracción a un
intervalo de -1,016 cm hasta 0,0321 cm (-0,040'' a 0,015'').
8. Método según la reivindicación 1, que
comprende además la etapa de formar el segundo material elastomérico
únicamente de caucho.
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