MXPA03003231A

MXPA03003231A - Ensamble de cojinete liso y almohadilla de empuje.

Info

Publication number: MXPA03003231A
Application number: MXPA03003231A
Authority: MX
Inventors: David G Titus
Original assignee: Morgan Construction Co
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2005-07-01
Also published as: TWI225132B; JP2003334602A; CA2423627A1; CN1263962C; RU2241150C1; EP1353082A1; US6929402B1; TW200307098A; DE60302823D1; ES2252572T3; CN1479023A; ATE313730T1; EP1353082B1; DE60302823T2; BR0300952A; CA2423627C; BR0300952B1; KR20030081126A

Abstract

Se describe un aparato para montar giratoriamente y fijar axialmente un engranaje sobre una flecha, el cual comprende un buje fijo dentro de un agujero del engranaje. Un manguito es recibido sobre y fijado con relacion a la flecha. El manguito esta rodeado por y esta articulado para girar dentro del buje. Un anillo de empuje se fija con relacion a y se proyecta radialmente desde la flecha sobre un lado del engranaje. Un reten sobre un lado del engranaje define un canal circular dentro del cual el anillo de empuje anular esta axiaImente confinado.

Description

ENSAMBLE DE COJINETE LISO Y ALMOHADILLA DE EMPUJE 1. Campo de la Invención Esta invención se refiere en general a cajas de engranaje de trabajo pesado del tipo encontrado en los trenes de impulsión de laminadores, en donde se emplean embragues para acoplar y desacoplar alternativamente los engranajes de sus flechas de soporte respectivas, y se refiere, en particular, a ensambles de cojinete para el montaje de los engranajes sobre las flechas. 2. Descripción de la Técnica Anterior En las disposiciones del tipo mencionado anteriormente, cuando los engranajes son desacoplados, estos queda libres para girar o presentan "libre rodamiento" con respecto a sus flechas de soporte. Sin embargo, cuando están en el modo acoplado, los engranajes se fijan con respecto a sus flechas de soporte y son sometidos a la carga axial incidental a las fuerzas de impulsión que son suministradas o recibidas de otros engranajes. En el pasado, se empleaban cojinetes de empuje de laminador para montar los engranajes sobre sus flechas de soporte respectivas. Los cojines de empuje de laminador son idealmente adecuados para soportar los engranajes cuando estos son desacoplados y quedan libres para rodar. Se ha determinado ahora, sin embargo, que cuando los engranajes quedan fijos con respecto a sus flechas de soporte en el modo acoplado, y los cojinetes de esta manera están en una condición estática, la carga axial sobre los engranajes hace que los elementos de laminador y las carreras de los cojinetes experimenten un desgaste localizado acelerado en las regiones en donde están en contacto fríccional uno con el otro. Este desgaste localizado finalmente crea claros que exceden a las tolerancias aceptables, ocasionando vibraciones y necesitando de la interrupción del equipo y reemplazo de los cojinetes prematuramente desgastados.

COMPENDIO DE LA INVENCION De acuerdo con la presente invención, los cojinetes de empuje de laminador convencionales son reemplazados por combinaciones de cojinetes de manguito y ensambles de anillo de empuje. Los cojinetes de manguito proporcionan soporte radial para los engranajes tanto en los modos acoplado como desacoplado de operación. Los ensambles de anillo de empuje absorben cargas axiales bajo condiciones estáticas cuando los engranajes quedan fijos con respecto a sus flechas de soporte. Estos y otros aspectos y ventajas de la presente invención ahora se describirán con mayor detalle haciendo referencia a los dibujos anexos, en donde: BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en sección tomada a través de una caja de engranaje de trabajo pesado del tipo empleado en laminadores; La Figura 2 es una vista agrandada de una porción de la caja de engranajes ilustrada en la Figura 1; Las Figuras 3A y 3B son vistas en sección parciales tomadas a lo largo de las líneas 3A-3A y 3B-3B de la Figura 2; La Figura 4 es una vista frontal mostrando la superficie de cojinete de una de las placas de cojinete; La Figura 5 es una vista lateral parcial a una escala agrandada de la placa de cojinete mostrada en la Figura 4; Las Figuras 6 y 7 son vistas, respectivamente, similares a las Figura 4 y 5, mostrando una modalidad alternativa de una placa de cojinete; y La Figura 8 es una vista esquemática, con dimensiones exageradas, mostrando la configuración interna lobulada de los bujes.

DESCRIPCION DETALLA DE LA MODALIDAD ILUSTRADA Haciendo referencia inicialmente a las Figuras 1, 2, 3A y 3B, se muestra una caja de engranajes de laminador en 10. La caja de engranajes incluye un alojamiento que tiene una sección de base 12 y una cubierta 16. Una flecha 18 está montada en alojamiento entre los cojinetes 20, 22 para girar alrededor de un eje "A". Un extremo de la flecha sale desde el alojamiento para conectarse a una impulsión de laminación (no mostrada). Los engranajes 24, 26 son llevados sobre la flecha sobre lados opuestos de un collarín de flecha 28 de diámetro agrandado. Estos engranajes tienen diferentes diámetros y números de dientes, y de esta manera son capaces de engranar con otros engranajes coincidentes en la caja de engranajes (no mostrado) para adaptarse a diferentes relaciones de impulsión. Los engranajes 24, 26 cada uno están provistos con collarines de embrague 30, teniendo dientes 32 que pueden ser giratoriamente alineados con ranuras externas 34 sobre el collarín de flecha 28. Un manguito 36 internamente ranurado como en 37 está montado sobre el collarín de flecha 28. El manguito 36 se puede desplazar axíalmente entre una posición neutra como se muestra en la Figura 1 y la posición superior de la Figura 2 y la Figura 3A, y una posición acoplada en donde sus ranuras internas 37 están acopladas con los dientes 32 de uno el otro de los collarines de embriague 30 sobre los engranajes 24, 26. La porción inferior de la Figura 2 y la Figura 3B muestran al manguito 36 desplazado hacia una posición acoplada. De esta manera, cuando el manguito de embriague está en la posición neutra, ambos engranajes 24 y 26 son desacoplados de la flecha 18 y como tales están en un modo libre de rodamiento. Cuando el manguito 36 es desplazado hacia acoplamiento con los dientes de embriague 37 de un engranaje, ese engranaje queda acoplado con la flecha, permitiendo que el otro engranaje permanezca en un modo de rodamiento libre.

Los engranajes 24, 26 están montados sobre la flecha 18 con combinaciones de imagen de espejo de cojinetes de manguito y ensambles de anillo de empuje. De esta manera, la descripción ahora proseguirá con referencia al montaje del engranaje 26, se debe entender que la misma descripción se aplica al montaje del otro engranaje 24. Como mejor se puede ver en la Figura 2, el engranaje 26 está montado y articulado para girar con respecto a la flecha 18 a través de un cojinete de manguito generalmente indicado en 40. El engranaje 26 también está fijo en forma axial con respecto a la flecha a través de un ensamble de anillo de empuje generalmente indicado en 42. El cojinete de manguito 40 incluye un manguito 44 recibido sobre la flecha 18. El manguito tiene dos superficies de cojinete 44a, 44b separadas por una ranura central 44c y articuladas para girar dentro de los bujes 46a, 44b recibidos dentro de un agujero escalonado del engranaje 26. Preferiblemente, como se muestra un poco diagramáticamente en la Figura 8, los interiores de los bujes 46a, 46b están lobulados como en 45 a intervalos circunferencialmente separados. Cuando los engranajes están en un modo de rodamiento libre, esta configuración de buje lobulado proporciona zonas angularmente separadas de presión de lubricante incrementada que contribuyen a la estabilidad del cojinete. Un extremo del manguito 44 topa en un espaldón 48 sobre la flecha, y un anillo de empuje 40 es empujado contra el otro extremo del manguito a través de una muesca 52 roscada sobre la flecha. El ensamble de anillo de empuje 42 incluye el anillo de empuje 50 y un collarín 54 asegurado a una pestaña del engranaje a través de tornillos 56. El anillo de empuje 50 es capturado entre placas de cojinete anulares 58a, 50b aseguradas por tornillos 60 respectivamente a la pestaña externa del engranaje 26 y la cara interna del collarín 54. Las caras opuestas del anillo de empuje 50 definen primeras superficies de cojinete anulares, y las superficies confrontantes de las placas 58a, 58b definen segundas superficies de cojinete anulares. Se introduce un lubricante líquido a través de un pasaje 62 extendiéndose en forma central a través de la flecha 18. Los pasajes de división 64 en la flecha y agujeros radiales 66 en el manguito suministran el lubricante en la ranura 44c. El lubricante sale de la ranura 44c para lubricar la superficie colindante entre las superficies de cojinete manguito 44a, 44b y los bujes 46a, 46b antes de que escape en una dirección hacia el espaldón de flecha 48 en la dirección opuesta al canal circular 68 sobre un lado del anillo de empuje 50. Otros pasajes de división 70 en la flecha dirigen el lubricante hacia ranuras internas 72 en el manguito 44. Las ranuras 72 conducen a un canal circular 74 dentro del anillo de empuje. Desde aquí, el lubricante suministrado a través de ranuras 76 hacia el lado opuesto de los anillos de empuje 50.

El lubricante es suministrado a lados opuestos del anillo de empuje sirve para lubricar la superficie colindante entre las primeras superficies de cojinete definidas por las caras opuestas del anillo de empuje 50 y la segundas superficies de cojinete definidas por las superficies confrontantes de las placas de cojinete 58a, 58b. Las segundas superficies de cojinete de las placas de cojinete anulares 58a, 58b, son imágenes de espejo entre sí. Con referencia adicional a las Figuras 4 y 5, se verá que cada una de las segundas superficies de cojinete está configurada con una pluralidad de rampas 78 circunferencialmente separadas, dispuesta para coaccionar con la primera superficie de cojinete adyacente del anillo de empuje 50 para definir cavidades con forma de cuña, 80, entre ellas. Cada rampa 78 se extiende circunferencialmente desde una depresión 82 en un extremo hacia un borde plano 84 en el extremo puesto. Con esta disposición, la rotación relativa en las direcciones indicadas diagramáticamente por las flechas en la Figura 5 entre el anillo de empuje 50 y las placas anulares 58a, 58b en el modo de rodamiento libre producirá zonas angularmente separadas de presión elevada de lubricante, las cuales benéficamente reducirán el desgaste fricciona!. Una condición similar existe aún cuando un engranaje es acoplado, ya que aunque sus primera y segunda superficies de cojinete asociadas están fijas giratoriamente con respecto una a la otra, continúan girando en concierto con relación a los lubricantes líquidos. Como una alternativa para proporcionar dos placas de cojinete 58a, 58b con las segundas superficies de cojinete de imagen de espejo y como se muestra en la Figura 6 y 7, se puede proporcionar una placa modificada 58c para utilizarse sobre los lados opuestos del anillo de empuje 50. La segunda superficie de cojinete de la placa de cojinete 58c está configurada con rampas 78', 78" opuestamente inclinadas, dispuestas para coaccionar con las superficies de cojinete adyacentes del anillo de empuje 50 para definir cavidades 80', 80" con forma de cuña, entre ellas. Las rampas 78', 78" están circunferencialmente separadas por los bordes planos 84, a partir de los cuales descienden hacia las depresiones 82. Las rampas 78' y sus cavidades asociadas 80' están diseñadas para producir zonas angularmente separadas de presión elevada de lubricante sobre un lado del anillo 50, y las rampas 78" y sus cavidades asociadas 80" asimismo están diseñadas para producir el mismo efecto sobre el lado opuesto del- anillo 50. En vista de lo anterior, se entenderá por aquellos expertos en la técnica que los cojinetes de manguito 40 operan efectivamente para soportar giratoriamente los engranajes 24, 26 en el modo de rodamiento libre, con los ensambles de anillo de empuje 42 estando eficientemente lubricado para reducir al mínimo el desgaste friccional. Cuando uno o el otro de los engranajes se fija giratoriamente a la flecha, su cojinete de manguito proporciona un soporte radial estático continuo, y las cargas axiales son tomadas por el ensamble de anillo de empuje asociado 42, el cual actúa sobre toda su superficie.

Además se apreciará por aquellos expertos en la técnica que dentro de los ensambles de cojinete, la generación de calor se incrementa con el incremento de la velocidad rotacional. Sin embargo, el incremento de la velocidad rotacional produce un flujo incrementado de lubricante a través de los pasajes radiales 64, 70 a sus respectivos puntos de lubricación, el efecto de nido siendo para mantener una temperatura de cojinete substancialmente constante y tolerable sobre una amplia escala de velocidades de operación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. - Un aparato para montar giratoriamente y fijar axialmente un engranaje sobre una flecha, dicho aparato comprende: un buje fijo dentro de una agujero del engranaje; un manguito recibido en y fijado con relación a flecha, el manguito estando rodeado por y articulado para girar dentro del buje; un anillo de empuje fijado con relación a y proyectándose radialmente desde la flecha sobre un lado del engranaje; y medios de retención sobre un lado del engranaje para definir un canal circular dentro del cual el anillo de empuje anular está axialmente confinado.

2. - El aparato de acuerdo con la reivindicación .1, que comprende además medios para introducir un lubricante líquido entre el manguito y el buje, y hacia el canal circular definido por los medios de retención.

3. - El aparato de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, en donde los medios de retención comprenden placas anulares axialmente separadas confrontantes, configuradas y dispuestas para hacer contacto con las superficies opuestas del anillo de empuje, una de las placas anulares estando asegurada a un lado de dicho engranaje, y la otra de las placas anulares siendo llevada sobre un collarín circular asegurado a un lado del engranaje.

4. - El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el anillo de empuje tiene primeras superficies de cojinete anulares que miran en forma opuesta, axialmente confinadas entre las segundas superficies de cojinete anulares sobre los medios de retención.

5. - El aparato de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende además medios para introducir un lubricante líquido entre las primera y segunda superficies de cojinete.

6. - El aparato de acuerdo con la reivindicación 5, en donde las primera y segunda superficies de cojinete están configuradas y dispuestas para responder a la rotación relativa entre el anillo de empuje y los medios de retención distribuyendo el lubricante líquido introducido entre las primera y segunda superficies de cojinete a una pluralidad de zonas angularmente separadas de presión elevada.

7. - El aparato de acuerdo con la reivindicación 5, en donde las primera y segunda superficies de cojinete son anulares y están dispuestas en pares confrontantes, y en donde una de las superficies de cojinete de cada par está configurada con una pluralidad de rampas circunferencialmente separadas dispuestas para coaccionar con la otra superficie de cojinete de cada par para definir cavidades con forma de cuña, circunferencialmente separadas, entre ellas.

8. - El aparato de acuerdo con la reivindicación 7, en donde cada una de las rampas se extiende circunferencialmente desde una depresión en un extremo hacia un borde plano en el extremo opuesto, la rampas sucesivas estando separadas una de la otra a través de depresiones y bordes adyacentemente dispuestos.

9. - El aparato de acuerdo con la reivindicación 7, en donde cada una de las rampas se extiende circunferencialmente a partir de un borde plano en un extremo hacia una depresión en eí extremo opuesto.

10. - El aparato de acuerdo con la reivindicación 9, en donde las rampas sucesivas están opuestamente inclinadas, cada una extendiéndose hacia abajo desde un borde plano hacia una depresión.

11. - El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el interior del buje está internamente configurado con lóbulos circunferencialmente separados. 12.- El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el manguito tiene una superficie de cojinete externa subdividida por una ranura circular en dos secciones axialmente separadas, y medios de conducción para suministrar el lubricante a través de la flecha hacia la ranura para distribuirse a las superficies colindantes entre las secciones axialmente separadas de la superficie de cojinete y el interior de dicho buje. 13.- El aparato de acuerdo con la reivindicación 12, en donde lo medios de conducción además operan para suministrar lubricante desde una de las superficies colindantes hacia el canal circular.