MX2010012722A - Nudillo formado de un núcleo de perno de pivote y de riñón y un núcleo de dedo aislado. - Google Patents
Nudillo formado de un núcleo de perno de pivote y de riñón y un núcleo de dedo aislado.Info
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Abstract
Un método para fabricar un muñón de enganche para un vagón (16) incluye proporcionar porciones de molde superior e inferior (210, 250) que tienen paredes internas que definen al menos en parte límites perimetrales de una cavidad de molde para muñón; posicionar un primer núcleo interno ya sea con las porciones del molde superior (210) o del molde inferior (250), el primer núcleo interno configurado para definir una cavidad arriñonada (12) y una maza de un pasador pivote (10) corno un solo vacío dentro del muñón; posicionar un segundo núcleo interno con ya sea la porción del molde superior (210) y la porción del molde inferior (250), el segundo núcleo interno configurado para definir una cavidad de espigón (14); cerrar las porciones de molde superior e inferior (210, 250) con los dos núcleos internos entre ellos; y llenar al menos parcialmente la cavidad de molde con una aleación fundida, la aleación fundida se solidifica después del llenado para formar el muñón, en donde el primer núcleo interno define la cavidad arriñonada (12) y la maza del pasador pivote (10) del muñón de enganche, y en donde el segundo núcleo interno define la cavidad del espigón (14) del muñón.
Description
NUDILLO FORMADO DE UN NÚCLEO DE PERNO DE PIVOTE Y DE RIÑÓN Y UN NÚCLEO DE DEDO AISLADO
SOLICITUDES RELACIONADAS
Esta solicitud reclama prioridad de la Solicitud de Patente Provisional de E.U.A. No. de serie 611055,459 presentada el 23 de mayo del 2008, y 611055,805 presentada el 23 de mayo del 2008 cuyas descripciones se incorporan en la presente por referencia en su totalidad.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
CAMPO TECNICO
Las presentes modalidades se refieren generalmente al campo de los acopladores para carros de ferrocarril, y más específicamente, a la fabricación de un nudillo de acoplador de carros de ferrocarril.
TÉCNICA RELACIONADA
Los acopladores para carros de ferrocarril se disponen en cada extremo de un vagón de ferrocarril para poder unir un extremo de dicho vagón con un extremo dispuesto adyacentemente de otro vagón. La porción
acoplable de cada uno de estos acopladores se conoce como nudillo en la técnica ferrocarrilera.
Normalmente un, nudillo se fabrica con tres núcleos, que sé conocen comúnmente como ríúcleo de dedo en la porción frontal del nudillo, núcleo de perno de pivote en el centro del nudillo y un núcleo de riñon en la parte posterior del nudillo. El núcleo de dedo y el núcleo de riñon reducen el peso del nudillo. Pero aún así los nudillos pueden llegar a pesar aproximadamente 36.28 kilos, y deben de ser transportados desde la locomotora por lo menos parte de la longitud del tren durante el reemplazo, Esta distancia puede ser la longitud de cualquiera entre 25 a 100 o más carros de ferrocarril.
Los nudillos de acoplador generalmente se fabrican con acero colado utilizando un molde y los tres núcleos. Durante el mismo procedimiento de colado, es importante la relación entre el molde y los tres núcleos dispuestos dentro del molde, para producir un satisfactorio nudillo de acoplador para carros de carga de ferrocarril. Muchos nudillos tienen inconsistencias internas y/o externas en el metal en todo el nudillo. Si sé mueven uno o más núcleos durante el proceso de colado, entonces algunas de las paredes del nudillo pueden salir más delgadas que otras, dando como resultado una carga descentrada y un aumento en el riesgo de falla durante el uso del nudillo.
También se localizan múltiples nervaduras delgadas dentro de una sección de la cara frontal asociada con una cavidad de dedo que está en
la parte frontal del nudillo. Se sabe que estas múltiples nervaduras delgadas son una fuente de fallos prematuros de los nudillos de acoplador que están diseñados de esta forma.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
En una primera modalidad, un método para fabricar un nudillo dé acoplador para carros de ferrocarril incluye proporcionar una porción de molde superior y una porción de molde de fondo, las porciones de molde superior y de fondo tienen paredes interiores que definen, por lo menos en parte, los límites perimetrales de una cavidad de molde para nudillo de acoplador, en donde la cavidad de molde incluye una sección de dedo; posicionar por lo menos un núcleo interno dentro de cualquiera de la porción de molde superior o la porción de molde de fondo, el por lo menos un núcleo interno está configurado para definir una cavidad de riñon y una cavidad de perno de pivote dentro de un nudillo de acoplador; cerrar las porciones de molde superior y de fondo con el único núcleo entre las mismas; y llenar, por lo menos parcialmente, la cavidad del molde con una aleación fundida, la aleación fundida se solidifica después del llenado para formar el nudillo de acoplador, en donde el por lo menos un núcleo define las cavidades de riñon y de perno de pivote, y la sección de dedo de la cavidad de molde define por lo, menos una cavidad de dedo del nudillo de acoplador.
En una segunda modalidad, la invención comprende un nudillo
de acoplador para carros de ferrocarril que tiene una sola nervadura sólida en una línea central horizontal del nudillo que pasa a través de un cubo de perno de pivote de la misma, en donde la única nervadura sólida se extiende generalmente desde un agujero señalizador de la cavidad de dedo del nudillo hasta un lado opuesto al agujero señalizador del nudillo.
En una tercera modalidad, la invención comprende un nudillo de acoplador para carros de ferrocarril, que tiene una sección de cola, una sección de cubo y una sección de nariz, las secciones de cola, de cubo y de nariz definen cavidades internas que comprenden (i) un vacío combinado que define un cubo para perno de pivote y una cavidad de riñon, y (ii) una cavidad de dedo aislada, el vacío combinado se forma usando un primer núcleo interno durante la fabricación del nudillo de acoplador, y la cavidad de dedo aislada se forma usando un segundo núcleo interno durante la fabricación del nudillo de acoplador, de manera que una aleación fundida separa sustancialmente al vacío combinado y a la cavidad de dedo aislada.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
El sistema podrá entenderse mejor con referencia a los siguientes dibujos y descripción. Los componentes de las figuras no necesariamente están a escala, sino que se hace énfasis en la ilustración de los principios de la invención. Además, en las figuras, los números de referencia ¡guales designan partes correspondientes a través de las diferentes
vistas.
La figura 1 es una vista superior de los núcleos de nudillo con el núcleo de dedo estando aislado del núcleo de perno de pivote y de riñon.
La figura 2 es una vista inferior de los núcleos de nudillo de la figura 1.
Las figuras 3 y 4 son vistas respectivas de los dos núcleos utilizados para formar los nudillos de las figuras 5 y 6, en relación espacial antes de verter los moldes.
La figura 5 es una vista superior de un nudillo después del moldeado con el uso de los núcleos de nudillo de las figuras 1-4.
La figura 6 es una vista inferior del nudillo después del moldeado con el uso de los núcleos de nudillo de las figuras 1-4.
La figura 7 es una vista superior del nudillo, indicando vistas en sección transversal a lo largo de las líneas AA y B-B a través de la cavidad dé dedo del nudillo de las figuras 5-6, y presentando dimensiones de los agujeros de soporte del núcleo de dedo.
La figura 8 es una vista lateral de la figura 7, indicando una vista en sección transversal sólo de la línea E-E.
La figura 9 es la vista en sección a lo largo de la línea E-E del nudillo de la figura 8, mostrando las dimensiones de una nervadura gruesa, continua, sólida, ininterrumpida que se localiza a lo largo de una línea centrál horizontal del nudillo que pasa a través del cubo de la sección de perno de pivote.
La figura 10 es la vista en sección transversal a lo largo de la línea A-A de la figura 7, indicando el espesor de la nervadura gruesa, continua, sólida, ininterrumpida que se localiza a lo largo de una línea central horizontal del nudillo que pasa a través del cubo de la sección de perno dé pivote.
La figura 11 es una vista en sección transversal frontal a lo largo de la línea B-B del nudillo de la figura 7.
La figura 12 es una vista superior de dos nudillos opuestos^ indicando las fuerzas resultantes en las orejas de arrastre de los nudillos, e indicando una vista en sección transversal a lo largo de la línea D-D a través de la longitud de uno de los nudillos.
La figura 13 es una vista en sección transversal a lo largo de la línea D-D de la figura 12, indicando las fuerzas resultantes desde un lado del nudillo.
La figura 14 es una ilustración esquemática de un ensamble de fabricación de nudillo de acoplador, de acuerdo con una modalidad del nudillo de las figuras 5-6.
La figura 15 es un diagrama de flujo que ilustra un método para fabricar el nudillo de acoplador para carros de ferrocarril de las figuras 5-6.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
En algunos casos las estructuras, materiales u operaciones qué son bien conocidos, no se muestran o describen al detalle. Además, loó detalles, estructuras o características descritas se pueden combinar de cualquier manera adecuada en una o más modalidades. También se podrá entender fácilmente que los componentes de las modalidades, como se describen e ilustran en forma general en las figuras de la presente, se pueden disponer y diseñar en una amplia variedad de configuraciones diferentes.
Con referencia a las figuras 1-4, las presentes modalidades de un nudillo de acoplador para carros de ferrocarril combinan un núcleo de; perno de pivote 10 y un núcleo de riñon 12 en un primer núcleo. Un segundo núcleo es un núcleo de dedo aislado 14, visto mejor en la figura 3 con una forma única teniendo una huella de núcleo grande. La huella de núcleo agrandada mejora la estabilización del núcleo de dedo 14 dentro de las porciones de molde superior y de fondo [cope and drag] (figura 14) durante el proceso de moldeado. Por lo tanto la estabilización mejorada ayuda a evitar el movimiento durante el procedimiento de moldeado, ayudando también a asegurar el espesor de pared deseado, lo cual mejora a su vez la resistencia y la resistencia a la fatiga del nudillo de acoplador.
Las figuras 5 y 6 son, respectivamente, vistas superior e inferior de un nudillo de acoplador 16 después de moldearlo con el uso de los núcleos de nudillo 10, 12, 14 de las figuras 1-4. El nudillo de acoplador 16 incluye una
sección de cola 20, una sección de cubo 22 y una sección de cara frontal 24. La sección de cubo 22 incluye un agujero de perno de pivote 30 formado en la misma para recibir un perno de pivote, para acoplar pivotalmente el nudillo 16 a un acoplador, para acoplarlo a un carro de ferrocarril. El agujero de perno dé pivote 30 se forma a partir de por lo menos una porción del primer núcleo (10, 12). El agujero de perno de pivote 30 es generalmente cilindrico. El nudillo 16 también incluye una cavidad de dedo 40 en la sección de cara frontal creada con el núcleo de dedo aislado 14 durante el moldeado. El nudillo de acoplador 16 también incluye una oreja de arrastre superior 46 y una oreja de arrastré inferior 46a que se usan para tirar del nudillo 16 cuando se se une al tren.
La sección de cara frontal 24 incluye una sección de nariz 52, que incluye una abertura de agujero señalizador generalmente cilindrico 56 que está formada en una región extrema de la sección de nariz 52. Una porción de cara de arrastre 58 se dispone hacia adentro desde la sección dé nariz 52, por lo menos una porción de la cual se apoya contra una superficie similar de un nudillo de acoplador de un carro de ferrocarril adyacente, para acoplar uno al otro los carros de ferrocarril como se muestra en la figura 12.
La figura 7 es una vista superior del nudillo 16, indicando vistas en sección transversal a lo largo de las líneas A-A y B-B a través de la cavidad de dedo 40 del nudillo de las figuras 5-6, y mostrando dimensiones de los agujeros de soporte del núcleo de dedo. En una modalidad, la profundidad D y la longitud L de la sección transversal de la cavidad de dedo 40 son de aproximadamente 4.064 cm y 10.922 cm, respectivamente, como se muestra
en la figura 7. Se prevén dimensiones alternativas, como será evidente para los expertos en la técnica de los acopladores para carros de ferrocarril. La figura 8 es una vista lateral de la figura 7, indicando una vista en sección transversal sólo de la línea E-E.
Como se muestra en las figuras 9-11 , el núcleo de dedo 14 está diseñado para crear dentro de la cavidad de dedo 40 una sola nervadura gruesa, continua, sólida e ininterrumpida 60 que se localiza a lo largo de una línea central horizontal 64 del nudillo 16 que pasa a través de la sección de cubo del perno de pivote 22. Un par de aletas laterales (o paredes) 66 se unen a la nervadura gruesa 60 y se extienden a lo largo de la sección de cara frontal 24. La nervadura gruesa única 60 reemplaza a las múltiples nervaduras delgadas de los nudillos de la técnica anterior, ayudando así a la prevención de la falla prematura del nudillo, debido al rompimiento de las múltiples nervaduras delgadas. La única nervadura gruesa 60 se puede extender desde el agujero señalizador 54 hasta el otro lado del nudillo 16, como se puede ver mejor en la figura 11 , en donde la única nervadura gruesa 60 se puede conectar con el cubo de perno de pivote 22. Como se muestra en las figuras! 9-11 , la única nervadura gruesa 60 puede tener una longitud LRIB de aproximadamente 9.144 cm, una profundidad de aproximadamente 4.826 cm y un espesor TR|B de aproximadamente 3.81 cm en una modalidad. Se prevén dimensiones alternativas, como será evidente para los expertos en la técnica de los acopladores para carros de ferrocarril.
Como se muestra en las figuras 12-13, cuando dos ensambles
opuestos de acoplador, incluyendo el nudillo 16 que se describió antes, son jalados en direcciones opuestas por medio de las orejas de arrastre 46 y 46a, las flechas 100 indican las fuerzas resultantes en el nudillo 16. Los moldes superior y de fondo como se describen y representan en las modalidades dé la presente, crean ángulos de arrastre desde la línea central 64 del nudillo. Por lo tanto, cuando se acoplan entre si dos nudillos, la fuerza de la línea del tren se concentra en la línea central de los nudillos. La figura 13 ilustra cómo la carga en la línea central es transferida en forma eficiente a través de la única nervadura gruesa 60 hacia las orejas de arrastre 46 y 46a del nudillo de acoplador 16.
La figura 14 es una ilustración esquemática de un ensamble de fabricación de nudillo de acoplador 200, de acuerdo con por lo menos una modalidad del nudillo de las figuras 1-6. El ensamble de fabricación de nudillo 200 incluye una sección de molde superior 210, una sección superior 220 de un nudillo de acoplador, el núcleo de perno de pivote y de riñon combinado 10, 12 y el núcleo de dedo aislado 14 que se usan en el procedimiento de fabricación, una sección inferior 240 del nudillo de acoplador, y una sección de molde de fondo 250.
La sección de molde superior 210 y la sección de molde de fondo 250 incluyen cavidades de molde 212 y 252, respectivamente, dentro de las cuales se vierte una aleación fundida para colar el nudillo de acoplador. Las cavidades de molde 212 y 252 están configuradas para corresponder a las superficies externas deseadas del nudillo de acoplador que será fabricado,
utilizando las secciones superior y de fondo 210 y 250. El núcleo (primero interno) combinado de perno de pivote y de riñon 10, 12 se posiciona con el molde superior o de fondo de manera que quede aislado de, y sin tener contacto con, el núcleo de dedo 14, o segundo núcleo interno. El resultado es que, después del procedimiento de moldeado, la aleación fundida separa sustancialmente a la cavidad de dedo 40 de la sección de cubo del perno de pivote.
La figura 15 es un diagrama de flujo ilustra un método para fabricar un nudillo de acoplador para carros de ferrocarril, de acuerdo con una modalidad particular. El método empieza en el paso 300 en donde sé proporcionan las porciones de molde superior y de fondo. Las porciones de molde superior y de fondo pueden incluir cada una paredes internas, que sé forman de arena usando un patrón o, de otra manera, que definen, por lo menos en parte, los límites perimetrales de una cavidad de molde de nudillo de acoplador. La cavidad de molde corresponde a la forma y a la configuración deseadas para un nudillo de acoplador que será colado utilizando las porciones de molde superior y de fondo.
En el paso 310, el núcleo combinado de perno de pivote y de riñon (primer núcleo interno) se provee adentro de cualquiera de la porción de molde superior o la porción de molde de fondo. El primer núcleo interno está configurado para definir una cavidad de riñon y un cubo de perno de pivote dentro de un nudillo de acoplador.
Por ejemplo, se puede usar un solo núcleo que incluya una
porción de perno de pivote y una porción de riñon que forman la cavidad de cubo de perno de pivote y de riñon, respectivamente, pero con un solo vacío en el nudillo 16.
En el paso 320, el núcleo de dedo aislado (segundo núcleo interno) se ubica dentro de cualquiera de la porción de molde superior o la porción de molde de fondo para definir una cavidad de dedo. En el paso 330, las porciones de molde superior y de fondo se cierran con el uno o dos núcleos internos en las mismas, utilizando una maquinaria adecuada. En el paso 340, la cavidad de molde que incluye el uno o dos núcleos internos se llena por lo menos parcialmente, usando cualquier maquinaria adecuada, con una aleación fundida que se solidifica para formar el nudillo de acoplador.
Algunos de los pasos que se ilustran en la figura 15 se pueden combinar, modificar o eliminar cuando sea apropiado, y también se pueden agregar pasos adicionales al diagrama de flujo. También se pueden realizar los pasos en cualquier orden apropiado, sin apartarse del espíritu y el alcance de la modalidad que se describe en la presente.
Los términos y las descripciones que se usan en la presente sé proporcionan a manera de ilustración únicamente, y no pretenden ser limitaciones. Los expertos en la técnica reconocerán que se pueden hacer muchas variaciones a los detalles de las modalidades antes descritas, sin apartarse de los principios subyacentes de las modalidades descritas. Por ejemplo, los pasos del método no tienen que ser ejecutados en cierto orden, a menos que se especifique, aunque hayan sido presentados en ese orden en
la descripción. Por lo tanto, el alcance de la invención será determinado únicamente por las siguientes reivindicaciones (y sus equivalentes) en las que todos los términos deberán ser entendidos en su sentido más amplio razonable, a menos que se indique otra cosa. i
Claims (14)
1- Un método para fabricar un nudillo de acoplador de carros de ferrocarril, que comprende: proporcionar una porción de molde supenor y una porción de molde de fondo, las porciones de molde superior y de fondo tienen paredes internas que definen, por lo menos en parte, los límites perimetrales de una cavidad de molde de nudillo de acoplador; posicionar un primer núcleo interno dentro de cualquiera de la porción de molde superior o la porción dé molde de fondo, el primer núcleo interno está configurado para definir una cavidad de riñon y un cubo para perno de pivote como un solo vacío dentro del nudillo de acoplador; posicionar un segundo núcleo interno dentro dé cualquiera de la porción de molde superior y la porción de molde de fondo, él segundo núcleo interno está configurado para definir una cavidad de dedo; cerrar las porciones de molde superior y de fondo con los dos núcleos internos entre las mismas; y llenar por lo menos parcialmente la cavidad de molde con una aleación fundida, la aleación fundida se solidifica después del llenado para formar el nudillo de acoplador, en donde el primer núcleo interno definé la cavidad de riñon y el cubo del perno de pivote del nudillo de acoplador, y en donde el segundo núcleo interno define la cavidad de dedo del nudillo dé acoplador.
2.- El método de conformidad con la reivindicación í, caracterizado además porque el primer núcleo interno se aisla del segundo núcleo interno cuando se ubica dentro del nudillo de acoplador, de manera que la aleación fundida separa sustancialmente al primero y segundo núcleos internos.
3.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el segundo núcleo interno también crea una sola nervadura gruesa en una línea central horizontal del nudillo que pasa a través del cubo de perno de pivote, en donde la única nervadura gruesa se extiende desde un agujero señalizador de la cavidad de dedo hasta un lado opuesto al agujero señalizador del nudillo. '
4.- El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque la única nervadura gruesa comprende dimensiones de aproximadamente 3.81 cm de espesor, aproximadamente 4.826 cm de profundidad y aproximadamente 9.144 cm de largo.
5.- Un método para fabricar un nudillo de acoplador de carros de ferrocarril con una resistencia o resistencia a la fatiga mejoradas, que comprende utilizar un núcleo que crea una sola nervadura gruesa en una línea central horizontal del nudillo, que pasa a través del cubo de perno de pivote del mismo, en donde la única nervadura gruesa se extiende desde el agujero señalizador de una cavidad de dedo hasta un lado opuesto del nudillo desdé el agujero señalizador.
6.- El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque la única nervadura gruesa comprende dimensiones de aproximadamente 3.81 cm de espesor, aproximadamente 4.826 cm de profundidad y aproximadamente 9.144 cm de largo.
7. - Un nudillo de acoplador para carros de ferrocarril que tiene una sola nervadura sólida en una línea central horizontal del nudillo que pasa a través de un cubo de perno de pivote de la misma, en donde la única nervadura sólida se extiende generalmente desde un agujero señalizador dé la cavidad de dedo del nudillo hasta un lado opuesto al agujero señalizador del nudillo.
8. - El nudillo de acoplador de carros de ferrocarril dé conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque la única nervadura sólida comprende dimensiones de aproximadamente 3.81 cm de espesor, aproximadamente 4.826 cm de profundidad y aproximadamente 9.144 cm de largo.
9. - Un nudillo de acoplador para carros de ferrocarril, qué comprende: una sección de cola, una sección de cubo y una sección de nariz; las secciones de cola, de cubo y de nariz definen cavidades internas que comprenden (i) un vacío combinado que define un cubo para perno de pivote y una cavidad de riñón, y (ii) una cavidad de dedo aislada; el vacío combinado se forma usando un primer núcleo interno durante la fabricación del nudillo de acoplador; y la cavidad de dedo aislada se forma usando un segundo núcleo interno durante la fabricación del nudillo de acoplador, de manera que una aleación fundida separa sustancialmente al vacío combinado y a la cavidad de dedo aislada.
10. - El nudillo de acoplador de carros de ferrocarril de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el segundo núcleo interno comprende una huella de núcleo de dedo grande.
11. - El nudillo de acoplador de carros de ferrocarril de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el primer núcleo interno comprende un núcleo combinado de perno de pivote y de riñon.
12. - El nudillo de acoplador de carros de ferrocarril dé conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque también comprende: una sola nervadura gruesa formada desde el segundo núcleo interno en una línea central horizontal del nudillo que pasa a través del cubo de perno de pivote, en donde la única nervadura gruesa se extiende desde un agujero señalizador de la cavidad de dedo aislada del nudillo hasta un lado opuesto del nudillo desde el agujero señalizador.
13. - El nudillo de acoplador de carros de ferrocarril de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque la única nervadura gruesa comprende dimensiones de aproximadamente 3.81 cm dé espesor, aproximadamente 4.826 cm de profundidad y aproximadamente 9.144 cm de largo.
14. - El nudillo de acoplador de carros de ferrocarril de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque la única nervadura gruesa también es sólida, continua e ininterrumpida.
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