ES2638368T3 - Corona giratoria - Google Patents

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Abstract

Disposición de corona giratoria (1) con un diámetro externo de al menos 250 mm y al menos un elemento de banda de rodadura (3, 5) y al menos un cuerpo de rodadura (7), que presenta las siguientes características: - al menos una zona de contacto (21, 23) entre al menos un elemento de banda de rodadura (3, 5), y al menos un cuerpo de rodadura (7), - la zona de contacto presenta una capa superficial endurecida por inducción, - el elemento de banda de rodadura (3,5), y/o al menos un cuerpo de rodadura (7) está constituido por un acero que presenta una adición de carbono de al menos un 0,46 % en masa, - presentando el acero una adición de molibdeno, - la capa superficial presenta una dureza máxima, generada mediante un procedimiento de templado inductivo, que es menor que la dureza del acero empleado alcanzable como máximo.

Description

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DESCRIPCION
Corona giratoria
La presente invencion se refiere a una corona giratoria.
En las coronas giratorias conocidas actualmente, los elementos de banda rodadura se fabrican en general a partir de acero templado por cementacion o completamente. En el caso de empleo de acero cementado, el acero de baja aleacion en s^ se cementa en una atmosfera de carbono en una zona marginal, de modo que esta se puede endurecer posteriormente. Para coronas giratorias, en base a la carga permanente debida a los cuerpos de rodadura giratorios, en los elementos de banda de rodadura es necesario obtener una alta dureza de superficie en la zona de las bandas de rodadura para poder garantizar un penodo de aplicacion largo. No obstante, el templado por cementacion o completo de los elementos de banda de rodadura esta vinculado a un consumo de energfa relativamente elevado.
Por el contrario, en el caso de cojinetes giratorios es conocido generar capas marginales endurecidas por medio de procedimientos inductivos. No obstante, en el caso de tales rodamientos, los requisitos en la dureza de superficie en base a la diferente carga debida a los cuerpos de rodadura no son tan elevados como en el caso de coronas giratorias. Clasicamente, en el caso de cojinetes giratorios se aplican tipos de acero diferentes que en el caso de coronas giratorias. En este sentido, los procedimientos de templado inductivos conocidos en estos tipos de rodamientos no se pueden transferir a la produccion de coronas giratorias.
En el caso de diametros de rodamiento menores, es igualmente conocido aplicar templado de capa marginal en los tipos de acero empleados en los mismos, como por ejemplo 100Cr6. Bajo puntos de vista economicos, tampoco en este caso se pueden transferir los procedimientos conocidos para el templado inductivo de capas marginales a coronas giratorias.
Ademas, por el documento US 2009/052823 A1 y el documento JP 2003 193139 A son conocidos rodamientos de automovil con bandas de rodadura templadas.
Es tarea de la presente invencion poner a disposicion una disposicion de corona giratoria en la que se garantice un penodo de vida elevado con produccion simultaneamente sencilla.
Esta tarea se soluciona mediante una disposicion de corona giratoria con las caractensticas de la reivindicacion 1, asf como mediante un procedimiento segun la reivindicacion 6. Son objeto de las reivindicaciones subordinadas dependientes acondicionamientos ventajosos.
En contrapartida al costoso empleo de acero cementado, que, fuera de la capa superficial, presenta en principio una proporcion de menos de un 0,2 % en masa de carbono, y se volvena suficientemente endurecible solo mediante cementado costoso en la capa marginal, a un contenido, a modo de ejemplo, de un 0,8 % en masa de carbono en esta capa para el empleo en rodamientos sometidos a carga elevada, en este caso se puede emplear el denominado acero para temple y revenido, mas economico, con una mezcla de elementos de rodamiento, que esta templado posteriormente mediante un procedimiento inductivo. Este procedimiento de endurecimiento esta vinculado a un gasto claramente reducido en comparacion con el cementado de la capa marginal. Como elemento de rodamiento segun la invencion se pueden configurar en especial los elementos de banda de rodadura y/o los cuerpos de rodadura de la corona giratoria. En especial los elementos de la corona giratoria cargados mediante contacto de rodadura se distinguen por el acondicionamiento segun la invencion. En este sentido, el contraelemento de rodamiento es el elemento de rodamiento que esta en contacto de rodadura con el elemento de rodamiento, y esta configurado igualmente segun la invencion de modo preferente. La corona giratoria presenta preferentemente un diametro de 250 mm.
En este caso, la invencion se basa esencialmente en el conocimiento de que, en el caso de fracciones de carbono menores que un 0,46 % en masa, el templado inductivo de las capas superficiales no alcanza una dureza de superficie suficiente con una microestructura suficientemente estable para garantizar un penodo de aplicacion del elemento de banda de rodadura suficientemente largo. En el caso de un menor contenido en carbono en la capa marginal, en el templado inductivo se puede producir en especial una estructura desfavorablemente inestable, que conduce a una avena prematura del elemento de rodamiento, y por lo tanto de la corona giratoria. A esto se anade que, en especial en coronas giratorias, en el tratamiento termico se produce una deformacion del material no despreciable, de modo que ya no se garantiza una alta exactitud de rodadura sobre las bandas de rodadura para los cuerpos giratorios. La deformacion se puede eliminar de nuevo tras el tratamiento termico mediante elaboracion adicional, a modo de ejemplo con arranque de viruta, lo que eleva ulteriormente los costes de produccion para elementos de banda de rodadura correspondientes. No obstante, tambien tras la elaboracion con arranque de viruta,
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es dedr, la eliminacion de material de la superficie, se debe asegurar que la dureza de superficie maxima corresponda a la del diseno de corona giratoria seleccionado segun la carga a esperar, de modo que se produzca la capacidad de carga necesaria. En este contexto, el grosor de la capa superficial se debe seleccionar mayor que en el caso de menores dimensiones de rodamiento en especial en el caso de coronas giratorias sometidas a carga elevada.
En una forma preferente de realizacion de la invencion, la capa superficial presenta una dureza maxima, que es menor que la dureza del acero empleado alcanzable como maximo. Con el acero empleado se puede obtener en principio una dureza claramente mas elevada que con aceros conocidos para empleo en coronas giratorias, como por ejemplo 42CrMo4. Sin embargo, esta ventaja no se emplea preferentemente, y se genera solo una dureza mediante el procedimiento de templado inductivo, que corresponde a la de elementos de rodamiento conocidos constituidos por 42CrMo4 para coronas giratorias. De este modo, el acero empleado segun la invencion no llega a sus lfmites materiales en el templado, como es el caso frecuentemente en el empleo de 42CrMo4. De este modo se produce ciertamente una dureza maxima en la capa superficial comparable a la de coronas giratorias conocidas, pero un desarrollo de dureza diferente con profundidad creciente. Mientras que, en el caso de tipos de acero conocidos para coronas giratorias, la dureza desciende en gran medida tras una capa marginal relativamente delgada y pasa a ser la dureza de la zona no endurecida, en el caso del acero empleado segun la invencion se obtiene una transicion claramente mas llana. Por consiguiente, en el caso de dureza descendente, la capa superficial endurecida entra en el elemento de rodamiento claramente con mayor profundidad que en el caso de coronas giratorias conocidas. De este modo tambien se produce simultaneamente una microestructura relativamente fina y estable. Esto se traduce por una parte en un penodo de aplicacion de la corona giratoria claramente mas elevado. Por otra parte, en el caso de e pmleo de acero mas altamente templable en sf, con mas de un 0,46 % en masa de carbono, es necesario un proceso mas sencillo y cuidadoso con el material para la consecucion de la dureza necesaria, de modo que el acero se carga menos. Este puede consistir, a modo de ejemplo, en que el acero se debe calentar menos y se debe enfriar bruscamente con menor rapidez para mostrar el desarrollo de dureza llano deseado.
En este caso, en realizaciones ventajosas de la invencion se debe observar que la capacidad de carga de la capa endurecida, y con ella su profundidad, enmascaran el desarrollo de tension generado mediante el contacto de Hertz con los contraelementos de rodamiento. La tension desciende con profundidad creciente. Por consiguiente, el grosor de la capa templada se debe ajustar a la carga de rodamiento a esperar, lo que se efectua generandose, en el caso de cargas mas elevadas que las esperadas, es decir, en un desarrollo de tension de impacto mas profundo, capas marginales mas gruesas que en el caso de cargas mas reducidas.
En un acondicionamiento ventajoso de la invencion, el acero presenta adiciones de manganeso y/o cromo. En especial las mezclas de estos elementos de aleacion ponen a disposicion un acero que se puede templar convenientemente por induccion, y proporciona una profundidad de temple suficiente, asf como una estructura apropiada para capacidad de carga elevada y penodo de aplicacion largo del elemento de banda de rodadura. En especial es ventajoso que el acero presente una adicion de molibdeno de al menos un 0,12 % en masa. La templabilidad ventajosa ya no se puede aumentar a partir de un contenido en molibdeno de un 0,35 % en masa, por lo cual la adicion se situa preferentemente en el intervalo de un 0,12 a un 0,35 % en masa.
En un acondicionamiento ventajoso de la invencion, la capa superficial endurecida presenta una dureza maxima de al menos 58 HRC. En especial a partir de esta dureza superficial, el elemento de banda de rodadura presenta una banda de rodadura suficientemente estable para garantizar un penodo de aplicacion largo.
Del ejemplo de realizacion descrito a continuacion, en relacion con las figuras adjuntas, resultan otras ventajas y acondicionamientos de la invencion. En este caso, las figuras 1 a 3 muestran diferentes proyecciones y componentes del ejemplo de realizacion de la invencion.
Segun un ejemplo de realizacion de la invencion, en la figura 1 se describe una corona giratoria 1 con un diametro de al menos 250 mm. La corona giratoria comprende dos elementos de banda de rodadura, que estan realizados como anillo externo 3 y como anillo interno 5. Entre los elementos de banda de rodadura estan dispuestos cuerpos de rodadura realizados como bolas 7. En el caso de movimiento de los dos elementos de banda de rodadura se llega a un movimiento de retorno de las bolas 7 sobre los elementos de banda de rodadura. La corona giratoria se aplica tipicamente en situaciones de montaje, en las que se efectua una rotacion continua del anillo externo 3 en comparacion con el anillo inverso 5, o viceversa. Este puede ser el caso, a modo de ejemplo, en una instalacion eolica.
En la figura 2 se representa en seccion el anillo interno 5. Este presenta una banda de rodadura 21, sobre la que ruedan en retorno las bolas 7 en el funcionamiento de la corona giratoria 1. La banda de rodadura 21 presenta una capa superficial endurecida, que puede resistir las cargas debidas al contacto con las bolas 7, y garantiza un penodo
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de aplicacion largo de la corona giratoria. Los mismo es valido para el anillo externo 3 representado en la figura 3, que presenta una banda de rodadura 23 endurecida superficialmente del mismo modo.
Las superficies de las bandas de rodadura 21 y 23 estan siempre cargadas por el contacto de retorno con los cuerpos de rodadura. Los anillos de rodamiento estan constituidos por un acero que presenta una adicion de carbono de un 0,46 a un 1,0 % en masa, y una adicion de molibdeno de un 0,12 a un 0,35 % en masa. Otras adiciones son preferentemente manganeso entre un 0,5 y un 1,0 % en masa y/o cromo entre un 0,9 y un 1,5 % en masa. Los materiales correspondientes son conocidos en sf, su empleo para la produccion de elementos de banda de rodadura con correspondiente endurecimiento inductivo de la capa superficial proporciona un metodo de produccion mas economico, y por lo tanto mas sencillo, en comparacion con elementos de bandas de rodadura conocidos para coronas giratorias. el acero puede corresponder, a modo de ejemplo, a la especificacion 50CrMo4, mientras que en coronas giratorias conocidas se emplea principalmente 42CrMo4.
Las bandas de rodadura de los anillos de rodamiento estan templadas mediante conformacion de los mismos mediante un procedimiento inductivo. A modo de ejemplo, se hace pasar un inductor cerca de la banda de rodadura, mediante lo cual se calienta la misma. Se llega a una transformacion de fases, formandose en especial material mas duro. Por medio de una ducha subsiguiente se enfna bruscamente el material calentado, de modo que se conserva la estructura dura. Este procedimiento de templado inductivo se realiza preferentemente sin deslizamiento, de modo que no hay ninguna zona no endurecida sobre la banda de rodadura. Por consiguiente, en el ambito de tolerancias tecnicas de fabricacion, la banda de rodadura presenta la misma dureza a lo largo de todo el elemento de banda de rodadura.
La dureza maxima de la capa superficial asciende al menos a 58 HRC. Esta dureza se puede obtener tambien en el caso de empleo en rodamientos de tipos de acero conocidos. Sin embargo, estos tipos de acero se tienen que templar para la consecucion de esta dureza minima hasta los lfmites de sus propiedades espedficas de material. Con el acero aqu empleado se pudo obtener en principio una dureza maxima de la capa superficial claramente mas elevada que en 58 hRc. No obstante, esta dureza no es necesaria en la mayor parte de aplicaciones para coronas giratorias. En este contexto, el acero para la consecucion de la dureza de 58 HRC, respecto a sus posibilidades materiales, esta claramente menos aprovechado que los tipos de acero conocidos para este fin de empleo. En este sentido, para la consecucion de la dureza maxima deseada es posible un procedimiento de templado claramente mas cuidadoso con los materiales en comparacion con procedimientos de produccion para componentes de coronas giratorias conocidos aplicados. De este modo, la temperatura maxima en el endurecimiento es menor, y tambien el enfriamiento brusco se puede efectuar con gradientes de temperatura mas reducidos, por lo cual se produce ademas una transicion mas llana de dureza entre la capa superficial y la estructura basica. El proceso cuidadoso con los materiales conduce en especial a una mejor reproducibilidad de resultados.
El procedimiento de templado inductivo esta configurado de modo que la profundidad de la capa templada corresponde a los requisitos de penodo de aplicacion. En especial, la profundidad de la capa templada se selecciona de tal manera que se enmascara un desarrollo de tension generado mediante el contacto de Hertz con los cuerpos de rodadura. Por lo tanto, la capa templada llega mas profundamente al material de lo que la tension generada mediante el contacto de rodadura sobrepasa la aptitud para carga del material basico no templado. Por lo tanto estan excluidas sobrecargas del material basico, la tension y carga elevadas se absorben por la capa superficial. De ello resulta un penodo de vida elevado de la corona giratoria. Ademas, la capa superficial presenta una estructura apropiada para una alta capacidad de carga del rodamiento.
En otro ejemplo de realizacion de la invencion, ademas de los elementos de banda de rodadura, tambien los cuerpos de rodadura estan realizados segun la invencion, es decir, estan templados por medio de un procedimiento inductivo y estan constituidos por un acero correspondiente. Alternativamente, tambien es posible un ejemplo de realizacion de la invencion, en el que esten realizados segun la invencion unicamente los cuerpos de rodadura, pero no los elementos de banda de rodadura. Por consiguiente, la invencion se puede emplear ventajosamente en todos los componentes de un rodamiento cargados mediante el contacto de rodadura. Ademas, la invencion no esta limitada a rodamientos con bolas como cuerpos de rodadura, sino, en principio, a todos los tipos de coronas giratorias.
Lista de signos de referencia 1 Corona giratoria
3 Anillo externo
5 Anillo interno
7 Bola
21, 23 Banda de rodadura

Claims (6)

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    REIVINDICACIONES
    1. - Disposicion de corona giratoria (1) con un diametro externo de al menos 250 mm y al menos un elemento de banda de rodadura (3, 5) y al menos un cuerpo de rodadura (7), que presenta las siguientes caractensticas:
    - al menos una zona de contacto (21, 23) entre al menos un elemento de banda de rodadura (3, 5), y al menos un cuerpo de rodadura (7),
    - la zona de contacto presenta una capa superficial endurecida por induccion,
    - el elemento de banda de rodadura (3,5), y/o al menos un cuerpo de rodadura (7) esta constituido por un acero que presenta una adicion de carbono de al menos un 0,46 % en masa,
    - presentando el acero una adicion de molibdeno,
    - la capa superficial presenta una dureza maxima, generada mediante un procedimiento de templado inductivo, que es menor que la dureza del acero empleado alcanzable como maximo.
  2. 2. - Disposicion de corona giratoria segun la reivindicacion 1, presentando la capa superficial (21, 23) una dureza maxima de al menos 58 HRC.
  3. 3. - Disposicion de corona giratoria segun la reivindicacion 1 o 2, presentando el acero una adicion de manganeso y/o cromo.
  4. 4. - Disposicion de corona giratoria segun la reivindicacion 1, 2 o 3, ascendiendo la adicion de molibdeno al menos a un 0,12 % en masa.
  5. 5. - Disposicion de corona giratoria segun una de las reivindicaciones precedentes, ajustandose una profundidad de la capa superficial templada inductivamente a un desarrollo de tension, que se genera por un contacto de Hertz entre elemento de banda de rodadura (3, 5) y cuerpo de rodadura (7).
  6. 6. - Procedimiento para la produccion de una disposicion de corona giratoria (1) con un diametro externo de al menos 250 mm y al menos un elemento de banda de rodadura (3, 5), con las siguientes caractensticas:
    - seleccion de un acero, que presenta una adicion de carbono de al menos un 0,46 % en masa;
    - presentando el acero una adicion de molibdeno;
    - moldeo de una forma de contacto para un contraelemento de rodamiento;
    - templado por induccion de la capa superficial de la zona de contacto, de modo que la capa superficial (21, 23), debido al endurecimiento por induccion, presenta una dureza maxima que es menor que la dureza del acero empleado alcanzable como maximo.
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