ES2315872T3 - Montaje de cojinete de emplaamiento para el eje de una caja de velocidades de una turbina eolica. - Google Patents
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Abstract
Un montaje (10) de cojinete de emplazamiento que comprende: una carcasa (30); una superficie de rodamiento interior ahusada (14) y una superficie de rodamiento interior curvada (16) soportadas por dicha carcasa; una superficie de rodamiento exterior ahusada (34) y una superficie de rodamiento exterior curvada (64) soportadas por dicha carcasa; una pluralidad de rodillos ahusados (20) situados entre las superficies de rodamiento interior y exterior ahusadas (14 y 34); y una pluralidad de bolas (26) situada entre las superficies de rodamiento curvadas interior y exterior (16 y 64); contactando las superficies de rodamiento curvadas con las bolas en un ángulo desfasado respecto del eje geométrico del cojinete; caracterizado porque está provisto un elemento de resorte (72) situado entre dicha superficie de rodamiento exterior ahusada (34) y dicha superficie de rodamiento exterior curvada (64); proporcionando dicho elemento de resorte una precarga axial para mantener a la superficie de rodamiento exterior curvada (64) sustancialmente centrada con respecto a las bolas (26).
Description
Montaje de cojinete de emplazamiento para el eje
de una caja de velocidades de una turbina eólica.
La presente invención se refiere al campo de los
generadores de turbinas eólicas, y, en particular, a un nuevo y
mejorado montaje de cojinete para una caja de velocidades de una
turbina eólica.
Los generadores de turbinas eólicas están
frecuentemente equipados con unas cajas de velocidades que
incrementan las revoluciones del eje de los álabes del rotor hasta
una velocidad del eje de salida sobre el generador mediante
relaciones de aceleración tan altas como de 100 a 1. Por ejemplo, si
los álabes del rotor están rotando a 20 RPM, el eje de salida de la
caja de velocidades podría alcanzar los 2000 RPM. La velocidad y la
aceleración angular producida crean un conjunto de condiciones
dinámicas respecto del eje de salida. Los ejes motores (así como
los ejes que se engranan con ellos) son ejes de engranajes
genéricamente paralelos equipados con engranajes helicoidales que
producen unas cargas radiales y axiales que deben ser soportadas por
el sistema de cojinetes. Los cojinetes de emplazamiento que fijan
el emplazamiento axial de los ejes motores han presentado en el
pasado diversas configuraciones. La caja de velocidades mostrada en
la Fig. 1 muestra un cojinete de rodillos, RB, cilíndrico de estilo
combinado y un cojinete de bolas, BB, con 4 puntos de contacto.
También se ha utilizado un cojinete de rodillos esférico de 2 filas
o un cojinete de rodillos ahusados de 2 filas en un montaje de
estilo directo (normalmente designado como configuración X). En
particular, el montaje de cojinete combinado de la Fig. 1 y los
estilos de cojinete de rodillos esféricos anteriormente mencionados
experimentan problemas de rendimiento manifestados en rayaduras de
las superficies de rodamiento, micropicaduras y fallos de los aros
de tope.
Entre los intentos anteriores por resolver los
problemas de estas posiciones paralelas de emplazamiento de los
ejes se incluye el uso de cojinetes de rodillos ahusados de dos
únicas filas ajustados unos contra otros en una configuración de
"emplazamiento transversal". El problema de esta solución es
que el estricto control del ajuste reviste una importancia
fundamental y ello no es fácil de conseguir de modo fiable. Sería
deseable la aplicación de una precarga pero las velocidades y la
generación de calor requieren que el ajuste inicial tenga un
huelgo. Otra solución es utilizar un cojinete de rodamiento
esférico de 2 filas que elimine la necesidad de ajuste de los
huelgos in situ, pero este tipo de cojinete produce daños a
las superficies de rodamiento y a los aros de tope porque no es un
tipo de cojinete particularmente satisfactorio con relación a la
carga de empuje y radial combinadas cuando la proporción de la
carga de empuje es alta y/o de inversión. La dinámica de la
inversión del par de positiva (durante la generación de potencia) a
negativa (durante el cambio a motor) produce el
deslizamiento/derrape excesivo de los rodillos y estas fuerzas
deforman los aros de retención. Soluciones más recientes utilizan
montajes de cojinete de rodillos ahusados de 2 filas cargados con
resortes de 2 filas montados en una configuración en X en la
posición de emplazamiento. Esta solución puede funcionar
satisfactoriamente pero requiere unos anillos de guía exteriores de
acoplamiento holgado en la carcasa que deben quedar enchavetados en
posición para impedir la rotación bajo carga. Estas configuraciones
requieren también un control cuidadoso a la hora del montaje para
asegurar que los resortes han sido comprimidos adecuadamente antes
de su funcionamiento.
El documento
FR-A-2751709 divulga un montaje de
cojinete de emplazamiento que comprende una carcasa, una superficie
de rodamiento interior ahusada y una superficie de rodamiento
interior curvada soportadas por dicha carcasa, una superficie de
rodamiento exterior ahusada y una superficie de rodamiento exterior
curvada soportadas por dicha carcasa, una pluralidad de rodillos
ahusados situados entre las superficies de rodamiento ahusadas
exterior y exterior, y una pluralidad de bolas situadas entre las
superficies de rodamiento curvadas interior y exterior,
contactando las superficies de rodamiento curvadas con las bolas en
un ángulo descentrado respecto del eje geométrico del cojinete.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente
invención se proporciona un montaje de cojinete de emplazamiento
que comprende: una carcasa; una superficie de rodamiento interior
ahusada y una superficie de rodamiento interior curvada soportadas
por dicha carcasa; una superficie de rodamiento exterior ahusada y
una superficie de rodamiento exterior curvada soportadas por dicha
carcasa; una pluralidad de rodillos ahusados situados entre las
superficies de rodamiento ahusadas interior y exterior; y una
pluralidad de bolas situadas entre las superficies de rodamiento
curvadas interior y exterior; contactando las superficies de
rodamiento curvadas con las bolas en un ángulo descentrado respecto
del eje geométrico del rodamiento; caracterizado porque se
proporciona un elemento de resorte situado entre dicha superficie
de rodamiento exterior ahusada y dicha superficie de rodamiento
exterior curvada; proporcionando dicho elemento de resorte una
precarga axial para mantener la superficie de rodamiento exterior
curvada sustancialmente centrada con respecto a las bolas.
Otros aspectos y características preferentes se
establecen en las reivindicaciones adjuntas.
La presente invención proporciona un montaje de
cojinete para la posición de fijación que está diseñado para
potenciar al máximo la distribución de la carga entre las filas de
cojinetes y de todos los elementos de rodamiento situados en el
interior de las filas ya sea en estados del par positivo o negativo,
mediante la combinación de un cojinete con una sola fila de
rodillos ahusados con un cojinete de bolas de contacto angular. El
cojinete de bolas está precargado por un elemento de resorte, como
por ejemplo una arandela Belleville, situado detrás del anillo de
guía exterior para impedir que las bolas floten libremente por entre
las superficies de rodamiento interior y exterior del cojinete de
bolas. Esto asegura que las bolas estén siempre suficientemente
cargadas para rodar a lo largo de un eje geométrico único que está
descentrado respecto de la dirección radial. El uso del cojinete
ahusado de una sola fila precargado por un elemento de resorte
contra el cojinete de bolas de contacto angular proporciona un
montaje de cojinete de emplazamiento ("LBA") en el cual el
cojinete de bolas soporta únicamente cargas axiales de inversión.
Todas las cargas axiales son soportadas por el rodillo ahusado y
son transmitidas hasta la carcasa del montaje de cojinete.
La Fig. 1 es un dibujo en sección transversal de
la caja de velocidades de la técnica anterior de una turbina eólica
que incorpora un cojinete de rodillos cilíndricos y un cojinete de
bolas de 4 puntos combinados;
la Fig. 2 es un dibujo en sección transversal de
una caja de velocidades de una turbina eólica que ilustra
esquemáticamente la presente invención;
la Fig. 3 es una vista en sección transversal de
una mitad de una forma de realización ilustrativa de un cojinete
del eje de la caja de velocidades de una turbina eólica de la
presente invención en un modo de banco montado o estado de
precarga;
la Fig. 4 es una vista en sección transversal
similar a la de la Fig. 3 que muestra el cojinete en un modo de
generación de potencia o estado de par positivo; y
la Fig. 5 es una vista en sección transversal
similar a la de la Fig. 3 que muestra el cojinete en un modo de
motorización o estado de par negativo.
Las mismas referencias numerales se emplearán a
lo largo de las distintas figuras de los dibujos.
La descripción detallada subsecuente ilustra la
invención a modo de ejemplo y no de forma limitativa. La presente
descripción permitirá sin problemas al experto en la materia
fabricar y utilizar la invención, y describe diversas formas de
realización, adaptaciones, variantes, alternativas y usos de la
invención, incluyendo lo que actualmente se considera como el mejor
modo de llevar a cabo la invención. Así mismo, debe entenderse que
la invención no queda limitada en su aplicación a los detalles de
construcción y a las disposiciones de los componentes expuestos en
la descripción subsecuente, o ilustrados en los dibujos. La
invención es susceptible de otras formas de realización y de ser
puesta en práctica o desarrollada de diversas formas. Así mismo,
debe entenderse que la fraseología y la terminología utilizadas en
la presente memoria se ofrecen con fines descriptivos y no deben
considerarse como limitativas.
Una caja de velocidades, GB, de una turbina
eólica se muestra genéricamente en la Fig. 2. La caja de velocidades
GB incluye una carcasa H que soporta múltiples ejes paralelos S1,
S2 y S3 (no mostrado). Los ejes S1 y S2 se apoyan cada uno en caras
opuestas de la carcasa H mediante unos montajes de cojinete opuestos
B1, B2 y B3. Los montajes de cojinete B3 son conceptos de diseño
similares y están montados dentro de la misma cara de la carcasa H.
Los montajes de cojinete B1 y B2 se muestran ambos como Montajes de
Cojinete de Emplazamiento. Los rotores de la turbina eólica están
operativamente conectados al eje S3 (no mostrado), de forma que el
eje S3 es rotado mediante la rotación de los rotores de la turbina.
El eje S3 tiene un engranaje G4. El eje S2 tiene un engranaje G3
que engrana con el engranaje G4 de forma que el eje S2 es rotado
mediante la rotación del eje S3 debido al acoplamiento de los
engranajes G3 y G4. El engranaje S2 tiene un segundo engranaje G2
que acciona el engranaje G1 situado sobre el eje S1 y en último
término un generador (no mostrado).
Una forma de realización ilustrativa de un
montaje de cojinete 10 de la presente invención se muestra
genéricamente en las Figs. 3 a 5 en tres estados o posiciones
diferentes: un estado precargado (Fig. 3), un estado de par
positivo o de modo de generación de potencia (Fig. 4), y un estado
de par negativo o modo de motorización (Fig. 5). El montaje de
cojinete 10 se describirá con respecto a la Fig. 3, y su
funcionamiento se describirá con respecto a las Figs. 3 a 5. En la
caja de velocidades, GB, de la Fig. 2, los montajes de cojinete B1 y
B2 son los montajes de cojinete 10. Si se desea, el montaje de
cojinete 10 podría utilizarse para uno solo de los montajes de
cojinete B1 y B2. Aunque no se muestra, el montaje de cojinete 10
podría también utilizarse para soportar el eje de entrada S3 al
cual están operativamente montados los rotores de la turbina.
Volviendo a la Fig. 3, el montaje de cojinete
10 de la presente invención comprende un anillo de guía interior
12, que incorpora una superficie de rodamiento ahusada interior 14 y
una superficie de rodamiento interior curvada 16. Preferentemente,
el anillo de guía interior 12 se compone de dos partes 12a y 12b que
están unidas entre sí mediante una mordaza de calibre 18. La
superficie de rodamiento ahusada exterior 14 recibe los rodillos
ahusados 20. Los rodillos ahusados 20 (de los que se muestra uno)
están separados a intervalos regulares alrededor de la superficie
de rodamiento 14 por una jaula 21. La superficie de rodamiento 14 se
inclina hacia dentro, de forma que tiene un extremo exterior de
diámetro mayor 14a y un extremo interior de diámetro menor 14b. Una
nervadura de empuje 22 está conformada en el extremo exterior de la
superficie de rodamiento 14 y una nervadura interior 24 está
conformada en el extremo interior de la superficie de rodamiento 14.
La superficie de rodamiento interior curvada 16, por otro lado,
está configurada para recibir unas bolas esféricas 26. Las bolas 26
están separadas a intervalos regulares alrededor de la superficie de
rodamiento 16 por una jaula 27. La superficie de rodamiento 16
incluye una porción en pendiente 16a en su extremo interior y una
porción curvada 16b en su extremo exterior.
Los anillos de guía interiores 12a, b están
contenidos dentro de una carcasa 30. La carcasa 30 incluye una
porción exterior axial 32 que define una superficie de rodamiento
exterior 34 destinada al cojinete de rodillos ahusado. Las
superficies de rodamiento interior y exterior 14 y 34 están ahusadas
de tal forma que los rodillos ahusados 20 se sitúan dentro de las
envolturas cónicas cuyos ápices se situúan en un punto común a lo
largo del eje geométrico de rotación, de tal forma que los rodillos
20 están "sobre el vértice" para suministrar un puro contacto
de rodamiento a lo largo de las superficies de rodamiento 14 y 34.
Como puede apreciarse, las superficies de rodamiento ahusadas
interior y exterior y los rodillos ahusados constituyen un cojinete
de rodillos ahusado del montaje de cojinete de emplazamiento.
Una superficie achaflanada 36 está conformada en
el extremo interior de la superficie de rodamiento 34 y un reborde
que se extiende radialmente 38 está conformado en el extremo de la
superficie achaflanada 36. Una brida de fijación 40 se extiende
hacia arriba desde la superficie exterior de la porción exterior 32.
La brida de fijación 40 tiene una superficie interior radial 40a
que es genéricamente coplanar con el reborde 38. La brida de
fijación 40 incluye una serie de orificios de perno 42 para asegurar
el montaje de cojinete 10 a la carcasa H de la caja de
velocidades, como se aprecia en la Fig. 2.
Una brida de soporte 44 se extiende radialmente
hacia fuera desde el reborde 38. La brida de soporte 44 incluye una
superficie interior 46, genéricamente cilíndrica y extendida
axialmente, cuyo extremo interior radial está genéricamente al
mismo nivel que el extremo interior radial del anillo de guía
interior 12. Uno o más calibres roscados 48 (de los cuales solo se
muestra uno) se extienden radialmente a través de la brida de
soporte 44. El(los) calibre(s) 48 están avellanados,
como en la referencia numeral 50, en la superficie exterior de la
brida de soporte 44. Un tornillo de casquete 52 provisto de una
cabeza 52a y de un eje roscado 52b se aloja en el calibre 48. La
porción avellanada del calibre tiene el tamaño preciso para el
alojamiento de la cabeza 52a de tornillo. El eje 52b tiene el
tamaño preciso para extenderse a través de la brida 44.
Un anillo de guía exterior 60 del cojinete de
bolas se aloja dentro de la carcasa por dentro de la brida de
soporte 44. El anillo de guía exterior 60 tiene una superficie
exterior radial 60a que se extiende genéricamente en dirección
axial y una superficie exterior axial 60b que se extiende en
dirección radial. Un calibre 62 está conformado dentro de la
superficie exterior radial 60a de la superficie de rodamiento. El
calibre 62 está alineado con el calibre de brida 48 y recibe el
extremo del eje 52b del tornillo de casquete. El calibre 62 tiene
un diámetro mayor que el diámetro del eje del tornillo de casquete
para posibilitar el ligero desplazamiento del anillo de guía
exterior 60 con respecto al tornillo de casquete. Sin embargo, el
encaje del tornillo de casquete 52 con el anillo de guía exterior
impide más que un ligero desplazamiento del anillo de guía exterior
60 con respecto a la brida 44 de la carcasa, para mantener el anillo
de guía exterior sustancialmente en un emplazamiento con respecto a
la brida 44 de la carcasa. Una superficie de rodamiento exterior 64
del cojinete de bolas está conformada a lo largo de la superficie
interior radial del anillo de guía 60. La superficie de rodamiento
exterior 64 incluye una sección interior curvada 64a que se fusiona
con una sección en pendiente 64b. Como puede apreciarse, las bolas
26 están situadas para rodar entre las secciones curvadas 16b y 64a
de la superficie de rodamiento interior 16 y de la superficie de
rodamiento interior 16, respectivamente. Las superficies de
rodamiento 16 y 64 están conformadas de tal manera que retienen las
bolas por ajuste rápido. Esta conexión o retención ajustada de las
bolas 26 por las superficies de rodamiento 16 y 64 es suficiente
para posibilitar el manejo de la porción de las bolas de rodamiento
(esto es, las bolas 26 y los anillos de guía 16 y 64) como
montaje.
Como puede apreciarse, el anillo de guía
exterior 60 del cojinete de bolas, el anillo de guía interior 12b
del cojinete de bolas y las bolas 26 constituyen un cojinete de
bolas del montaje de cojinete del cojinete de emplazamiento. Como
se indicó anteriormente, el anillo de guía exterior 60 del cojinete
de bolas no está situado de manera fija sobre la brida de soporte
de la carcasa (y puede desplazarse con respecto a la brida de
soporte), el cojinete de bolas está ajustado de manera holgada
dentro de la carcasa 30 del montaje de cojinete de emplazamiento.
Este ajuste holgado del cojinete de bolas dentro de la carcasa
sustancialmente impide que el cojinete de bolas soporte cargas
radiales.
Las secciones curvadas 16b y 64a de las
superficies de rodamiento interior y exterior están descentradas
axialmente una respecto de otra como puede apreciarse en las
Figuras. Las bolas 26 ofrecen un contacto de rodamiento con las
superficies de rodamiento al nivel de las secciones curvadas 16b y
64a. Por consiguiente, el descentramiento axial entre las secciones
curvadas interior y exterior 16b y 64a forma el contacto angular con
las bolas 26 e induce el rodamiento de las bolas 26 a lo largo del
eje geométrico A. Preferentemente, la curvatura de la secciones
curvadas 16b y 64a de las superficies de rodamiento interior y
exterior, respectivamente, estará diseñada de forma óptima para
producir la osculación (curvatura relativa) con las bolas para
reducir al mínimo la generación de calor proporcionando al tiempo
la suficiente capacidad de carga. El anillo de guía exterior 60
del cojinete de bolas está montado dentro de la brida de soporte 44
con el suficiente huelgo radial para asegurar que el cojinete nunca
soporte una carga radial. En la forma de realización mostrada, el
anillo de guía exterior 60 está enchavetado contra su rotación con
el tornillo de casquete 52. Sin embargo, pueden aplicarse otros
procedimientos para proporcionar el sistema antirrotación o el
centrado.
Una junta de estanqueidad 70 está situada en el
extremo interior axial del montaje de cojinete 10, entre la brida
de soporte 44 y la superficie exterior radial del anillo de guía
interior 12. Por último, un miembro o elemento de resorte 72 está
situado entre el reborde 38 de la carcasa y la superficie exterior
axial 60b del anillo de guía exterior 60 del cojinete de bolas. El
elemento de resorte 72 se muestra en los dibujos en forma de
arandela Belleville. Sin embargo, el elemento de resorte 72 podría
ser también una arandela ondulada o un muelle helicoidal. También
podrían utilizarse elementos hidráulicos o piezoeléctricos. Como se
expondrá con mayor detalle más adelante, la arandela Belleville
proporciona una fuerza que se extiende axialmente hacia dentro que
solicita al anillo exterior 60 del cojinete de bolas axialmente
hacia dentro. Las fuerzas de los elementos de resorte proporcionan
un contacto angular entre las superficies de rodamiento 16 y 64 y
las bolas 26 que está descentrado de las direcciones radial y axial
del montaje de cojinete 10. El contacto angular no posibilita que
las bolas floten entre las superficies de rodamiento y
sustancialmente impide que las bolas roten en más de un eje
geométrico. Por consiguiente, las bolas 26 rodarán o rotarán
alrededor de un único eje geométrico A que está descentrado de las
direcciones radial y axial del montaje de cojinete 10, como se
aprecia en la Fig. 3. Debido a que las bolas 26 rodarán
sustancialmente alrededor de un único eje geométrico, las bolas 26
rodarán con un deslizamiento mínimo. Por tanto, las fuerzas de la
jaula se reducen al mínimo y se reducen también las fuerzas de
fricción y la acumulación de calor en el montaje de cojinete.
La Fig. 3, de acuerdo con lo indicado, muestra
el montaje de cojinete 10 en una posición no montada, o cuando la
turbina no está en funcionamiento y no se están aplicando fuerzas
sobre el cojinete. El cojinete embridado en ensamblado, conformado
como unidad, ajustándose previamente los huelgos en la factoría de
los cojinetes. En la Fig. 3, las dos filas de cojinetes están
ligeramente precargadas una contra otra mediante el rectificado de
una de las dos caras adyacentes de los anillos o aros de guía
interiores 12a, b. Esta fuerza de precarga es suficiente para
sustancialmente comprimir (o aplanar) el elemento de resorte 72.
Así, cuando la turbina eólica no está en funcionamiento, las
únicas fuerzas que actúan sobre el montaje de cojinete 10 son las
fuerzas axiales ejercidas por el elemento de resorte, mostrado
mediante las flechas F_{1} y F_{2} de la Fig. 3. las fuerzas de
precarga pueden ser alteradas mediante la modificación de la rigidez
del elemento de resorte para la obtención de las condiciones
óptimas del par y/o la velocidad deseadas.
La Fig. 4 muestra las posiciones de los anillos
de guía de forma exagerada cuando está siendo aplicado el par
durante un par positivo o en el modo de generación de potencia. En
este estado, las cargas radiales Fr y el empuje Fg de los
engranajes son aplicados a los cojinetes de rodillos ahusados 20. El
cojinete de rodillos ahusado está diseñado con el ángulo de la
superficie de rodamiento exterior 34 seleccionado con la geometría
óptima de forma que, con arreglo a los estados de par positivo, los
cojinetes de rodillos ahusados 20 permanezcan asentados con la
mayoría o con todos los rodillos ahusados que soportan la carga.
Esto se consigue asegurando que el empuje Fg de los engranajes sea
siempre mayor que el empuje inducido por el cojinete de rodillos
ahusado cuando soporta la carga radial Fr. En este supuesto de
carga se garantiza por consiguiente que el cojinete de rodillos
ahusado 20 se flexionará elásticamente al nivel de los contactos de
la superficie de rodamiento, permitiendo de esta forma que el
anillo interior 12a del cojinete de rodillos ahusado se traslade
axialmente hacia el cojinete de bolas 26. Cuando esto sucede el
cojinete de bolas se trasladará también axialmente en la misma
dirección (en el caso de la Fig. 4, hacia la derecha o hacia el
generador). Cuando lo haga, el elemento de resorte comprimido 72
empujará el anillo exterior 60 del cojinete de bolas hacia derecha
(con respecto a las Figs. 3 a 5) manteniendo al tiempo una fuerza
de asentamiento moderada entre todas las bolas y el anillo interior
12b y el anillo exterior 60. En la Fig. 4, la deflexión del elemento
de resorte está exagerada en gran medida con fines ilustrativos.
Una cantidad esperada real de deflexión axial debe situarse entre
"0,000" y "0,127" mm dependiendo del par porcentual que
está siendo transferido a la caja de velocidades. En este modo de
funcionamiento, una porción sustancial de las fuerzas son
transmitidas a través de los rodillos 20 y por dentro de la carcasa
30, de forma que las bolas 26 operan con una carga axial de ligera a
moderada con una zona de carga de unos completos 360º. Todas las
cargas radiales son soportadas por los rodillos ahusados 20 y
transmitidas a la carcasa 30. Las bolas 26 no soportarán
sustancialmente ninguna carga radial. Así mismo, en este estado de
funcionamiento, se mantienen las fuerzas de tracción entre las bolas
y las superficies de rodamiento, reduciendo al mínimo en gran
medida la posibilidad de daños por rayaduras o por fatiga de los
aros de tope. En este estado de par positivo, ambas filas de
cojinetes (esto es, los rodillos ahusados y los cojinetes de bolas)
operan con una zona de carga de 360º que es ideal.
Finalmente, la Fig. 5 muestra la posición del
montaje de cojinete 10 en estados de par invertido (esto es, cuando
el generador es convertido en un motor y es utilizado para accionar
el álabe). En estados de par invertido la carga de empuje Fg se
invierte. La carga de empuje Fg ejercida sobre el eje paralelo
excede la fuerza de precarga F_{1} del elemento de resorte, de
forma que esto asienta el cojinete de bolas 26 y dealienta el
cojinete de rodillos ahusado 20. En este supuesto de carga, el
cojinete de bolas de contacto angular soporta únicamente un empuje
axial de inversión. El anillo de guía exterior 64 del cojinete de
bolas está separado de la brida de soporte 44, y por consiguiente
el cojinete de bolas carece de soporte en su diámetro exterior.
Así, el cojinete de bolas no puede soportar la carga radial. En este
caso, el eje S1 (de la Fig. 2) se desplazará hacia la izquierda,
desasentando el cojinete de rodillos ahusado 20 en una cantidad
igual a la deformación elástica del cojinete de bolas debido a los
efectos combinados del empuje Fg de los engranajes y del empuje
inducido F_{r} del cojinete de rodillos ahusado. Este
desplazamiento de la posición del eje reduce la zona de carga del
cojinete de rodillos ahusado hasta un huelgo de funcionamiento
aceptable entre las superficies de rodamiento 14 y 34 del cojinete
de rodillos ahusado para los estados de empuje de inversión y par de
inversión (los cuales contribuyen en una porción muy pequeña
respecto al ciclo de trabajo global). Cuando el eje cambia de
posición el elemento de resorte 72 mantendrá el anillo de guía
exterior 64 del cojinete de bolas centrado con respecto a las bolas
26, para mantener la orientación relativa deseada entre los anillos
de guía interior y exterior del cojinete de bolas y las bolas 26.
La Fig. 5 muestra el huelgo entre el anillo exterior 34 y el
rodillo ahusado 20 en un grado exagerado con fines ilustrativos.
El elemento de resorte 72 mantiene en todo
momento los cojinetes en estado cargado. Como se indicó
anteriormente, esto posibilita el contacto de rodamiento entre las
bolas 26 y las superficies de rodamiento interior y exterior 16b y
64a con un deslizamiento mínimo. Esto reduce o minimiza las fuerzas
de la jaula y reduce la acumulación de calor en el montaje de
cojinete. Así mismo, la precarga del anillo de guía exterior 64 del
cojinete de bolas en combinación con el hecho de que el anillo de
guía exterior del cojinete de bolas presenta un ajuste holgado
dentro de la brida de soporte 44 (esto es, puede desplazarse
ligeramente con respecto a la brida de soporte) y no es soportada
por la brida de soporte, sustancialmente impide que los cojinetes de
bolas soporten cargas radiales. Por consiguiente, las cargas
radiales son todas sustancialmente transferidas a los cojinetes de
rodillos ahusados. Así mismo, el anillo de guía exterior de los
cojinetes de bolas posibilita que el montaje de cojinete 10 obtenga
una zona de carga sustancialmente constante de 360º, con
independencia del modo de funcionamiento del montaje de cojinete
10. La zona de carga sustancialmente constante de 360º reducirá al
mínimo el desplazamiento del eje con respecto al eje geométrico del
montaje de cojinete y ello conducirá al control mejorado de los
movimientos del eje de salida. Esto a su vez determinará una
precisión rotatoria mejorada del tren de potencia, unos contactos
mejorados de los engranajes, un funcionamiento mejorado de los
cojinetes y la fiabilidad del entero tren de potencia.
Pueden aplicarse unos revestimientos a las
superficies de rodamiento de los cojinetes, a los elementos de
rodamiento, a las superficies limítrofes y a las superficies de
encabalgamiento de las juntas de estanqueidad para potenciar al
máximo la longevidad a la fatiga, impedir el desgaste, la adherencia
y la corrosión.
Dado que podrían efectuarse diversos cambios en
las estructuras anteriores sin apartarse del alcance de la
invención, se pretende que toda la materia contenida en la
descripción anterior o mostrada en los dibujos que se acompañan
debe ser considerada como ilustrativa y no en sentido
limitativo.
Claims (17)
-
\global\parskip0.930000\baselineskip
1. Un montaje (10) de cojinete de emplazamiento que comprende:una carcasa (30);una superficie de rodamiento interior ahusada (14) y una superficie de rodamiento interior curvada (16) soportadas por dicha carcasa;una superficie de rodamiento exterior ahusada (34) y una superficie de rodamiento exterior curvada (64) soportadas por dicha carcasa;una pluralidad de rodillos ahusados (20) situados entre las superficies de rodamiento interior y exterior ahusadas (14 y 34); yuna pluralidad de bolas (26) situada entre las superficies de rodamiento curvadas interior y exterior (16 y 64); contactando las superficies de rodamiento curvadas con las bolas en un ángulo desfasado respecto del eje geométrico del cojinete; caracterizado porque está provisto un elemento de resorte (72) situado entre dicha superficie de rodamiento exterior ahusada (34) y dicha superficie de rodamiento exterior curvada (64); proporcionando dicho elemento de resorte una precarga axial para mantener a la superficie de rodamiento exterior curvada (64) sustancialmente centrada con respecto a las bolas (26). - 2. El montaje de cojinete de emplazamiento la reivindicación 1 en el que dicha superficie de rodamiento curvada interior (16) está descentrada axialmente respecto de dicha superficie de rodamiento curvada exterior (64).
- 3. El montaje de cojinete de emplazamiento de la reivindicación 1 en el que el ángulo de la superficie del rodamiento exterior ahusada (34) se selecciona para que tenga la geometría óptima de forma que, bajo todos los estados de par positivo, los cojinetes de rodamiento ahusados (20) permanecen asentados con todos o la mayoría de los rodillos de soporte de la carga, de tal forma que sustancialmente todas las cargas radiales son soportadas por los rodillos ahusados y transmitidas a la carcasa de montaje (30) del cojinete de emplazamiento.
- 4. El montaje de cojinete de emplazamiento de la reivindicación 1 en el que dichas superficie interior de rodamiento curvada, superficie exterior de rodamiento curvada, y bolas definen un montaje de cojinete de bolas dentro de dicho montaje de cojinete de emplazamiento; estando dicho montaje de cojinete de bolas acoplado de forma holgada dentro de dicha carcasa por medio de lo cual dicho cojinete de bolas no soporta cargas radiales.
- 5. El montaje de cojinete de emplazamiento de la reivindicación 4 en el que dicha carcasa que comprende una brida de soporte (44) presenta una superficie interior radial (46); un montaje de cojinete de bolas que comprende un anillo de guía exterior (60) alojado dentro de dicha brida y que presenta una superficie exterior (60a) adyacente a y separada radialmente de dicha superficie interior de la brida; y un anillo de guía exterior del cojinete de bolas que define dicha superficie de rodamiento exterior curvada (64).
- 6. El montaje de cojinete de emplazamiento de la reivindicación 5 en el que dicha carcasa (30) define dicha superficie de rodamiento exterior ahusada (34).
- 7. El montaje de cojinete de emplazamiento de la reivindicación 5 en el que dicho montaje de cojinete (10) incluye un tope (52) para impedir sustancialmente el desplazamiento axial y/o radial de dicho anillo de guía exterior del cojinete de bolas con respecto a dicha brida de la carcasa.
- 8. El montaje de cojinete de emplazamiento de la reivindicación 5 en el que dicha carcasa (30) incluye un reborde (38) en un extremo interior de dicha superficie de rodamiento exterior ahusada (34); estando dicho elemento de resorte (72) situado entre dicho reborde (38) y una superficie interior axial de dicho anillo de guía exterior (60) del cojinete de bolas.
- 9. El montaje de cojinete de emplazamiento de la reivindicación 8 en el que dicho elemento de resorte (72) es una arandela Belleville.
- 10. El montaje de cojinete de emplazamiento de la reivindicación 1 en el que dicho elemento de resorte (72) proporciona una precarga axial a dicha superficie de rodamiento exterior curvada (64) de forma que dichos cojinetes de bola (26) ruedan contra dichas superficies de rodamiento interior y exterior curvadas (16 y 64) con un deslizamiento mínimo.
- 11. Un montaje (10) de cojinete de emplazamiento que presenta unas direcciones radial y axial, comprendiendo el montaje de cojinete de emplazamiento:un primer par de anillos de guía interior y exterior que definen unas superficies de rodamiento ahusadas interior y exterior (14, 34) y una pluralidad de rodillos ahusados (20) situados entre dichas superficies de rodamiento ahusadas interior y exterior;
\global\parskip1.000000\baselineskip
un segundo par de anillos de guía interior y exterior (12b, 60) que define unas superficies de rodamiento curvadas interior y exterior (16b, 64) y una pluralidad de bolas (26) situadas entre dicho segundo par de anillos de guía interior y exterior;una carcasa (30); comprendiendo dicha carcasa una brida de soporte (44) que presenta una superficie interior radial; estando dicho anillo de guía exterior (60) de dicho segundo par de anillos de guía interior y exterior alojado dentro de dicha brida; incluyendo dicha carcasa un reborde en un extremo interior de dicha superficie de rodamiento ahusada exterior (34);caracterizado porque se proporciona un medio (72) para aplicar una fuerza axial contra uno de dichos anillos de guía interior y exterior curvados (12b, 60) para proporcionar un contacto angular entre las superficies de rodamiento interior y exterior curvadas y las bolas que está desfasado de las direcciones radial y axial del montaje de cojinete de emplazamiento; comprendiendo dicho medio de aplicación de una fuerza axial un elemento de resorte (72) situado entre dicho reborde y una superficie interior axial de dicho anillo de guía exterior del cojinete de bolas. - 12. El montaje de cojinete de emplazamiento de la reivindicación 11 en el que dicho medio (72) mantiene una entre dichas superficies de rodamiento interior y exterior curvadas (16b, 64) en un estado cargado con independencia del estado de funcionamiento del montaje de cojinete (10), facilitando dicho medio un contacto de rodamiento entre dichas bolas y dicho segundo par de anillos de guía interior y exterior con un deslizamiento mínimo.
- 13. El montaje de cojinete de emplazamiento de la reivindicación 11 en el que dicho medio (72) permite que dicho montaje de cojinete (10) obtenga una zona de carga sustancialmente constante de 360º con independencia del modo de funcionamiento de dicho montaje de cojinete.
- 14. Una caja de velocidades (GB) que comprende:una carcasa (H) que contiene al menos un primero y un segundo ejes (S1, S2); conteniendo cada uno de dichos primero y segundo ejes un engranaje situado sobre ellos (G1, G2), engranando entre sí los engranajes de dichos primero y segundo ejes de tal forma que la rotación de uno de los ejes induce la rotación del otro de los ejes; siendo los primero y segundo ejes soportados dentro de la carcasa por unos montajes de cojinete (B1, B2, B3) situados en unas paredes opuestas de la caja de velocidades; siendo al menos uno de los montajes de cojinete un montaje de cojinete de emplazamiento (10); comprendiendo el montaje de cojinete de emplazamiento:un primer par de anillos de guía interior y exterior (12a, 34) que define unas superficies de rodamiento interior y exterior ahusadas (14, 34) y una pluralidad de rodillos (20) ahusados situados entre dichas superficies de rodamiento interior ahusadas; yun segundo par de anillos de guía interior y exterior (12b, 60) que define unas superficies de rodamiento interior y exterior curvadas (16, 64) y una pluralidad de bolas (26) situadas entre dicho segundo par de anillos de guía interior y exterior; contactando las superficies de rodamiento curvadas en un ángulo descentrado respecto de las direcciones radial y axial del montaje de cojinete de emplazamiento; caracterizado porque hay dispuesto un elemento de resorte (72) situado entre dicho primer anillo de guía exterior (34) y dicho segundo anillo de guía exterior (60); proporcionando dicho elemento de resorte una precarga axial para mantener el segundo anillo de guía exterior (60) sustancialmente centrado con respecto a las bolas (26).
- 15. La caja de velocidades de la reivindicación 14 en la que dicha superficie de rodamiento curvada exterior (64) está axialmente descentrada respecto de dicha superficie de rodamiento interior curvada (16).
- 16. La caja de velocidades de la reivindicación 15 en la que dicha fuerza axial aplicada contra dicho anillo de guía exterior (60) de dicho segundo par de dichos anillos de guía interior y exterior para forzar a dicha superficie de rodamiento exterior curvada hacia dicha superficie de rodamiento interior curvada impide sustancialmente que dichas bolas floten entre las superficies de rodamiento curvadas e impide sustancialmente que las bolas roten en más de un eje geométrico.
- 17. La caja de velocidades de la reivindicación 16 en la que el ángulo de la superficie de rodamiento exterior ahusada (34) se selecciona para que presente la geometría óptima para que bajo todos los estados de par positivo, los rodillos ahusados (20) permanezcan asentados con todos o la mayoría de los rodillos que soportan la carga, de forma que sustancialmente todas las cargas radiales sean soportadas por los rodillos ahusados (20) y sean transmitidas a la carcasa (30) del montaje de cojinete de emplazamiento.
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