PT2231418E - Roda ferroviária - Google Patents

Description

1 DESCRIÇÃO "RODA FERROVIÁRIA" A invenção refere-se a uma roda ferroviária de acordo com o conceito genérico da reivindicação 1.

Nas conhecidas rodas ferroviárias, os discos de travão de roda ligados ao corpo de roda estão em ambos os lados por meio de uma pluralidade de elementos de fixação, principalmente parafusos de passagem, fixados ao corpo da roda.

Neste caso os discos de travão de roda encostam com nervuras de ventilação, olhais de centragem e de fixação diretamente no corpo da roda e isto com um filete periférico, o qual liga um cubo com um anel exterior.

Devido ao encosto direto do disco de travão da roda ao corpo da roda surgem no entanto consideráveis problemas por razões operacionais.

Assim durante a travagem, devido aos gradientes axiais de temperatura que ocorrem radialmente no exterior do disco de travão da roda entre o filete e as zonas de encosto, surgem consideráveis aumentos excessivos de compressão da superfície. (Caso o respetivo disco de travão não estivesse aparafusado com o corpo da roda, este adotaria a forma de uma anilha de mola).

Além disso os discos anulares de travão de roda têm a tendência, devido às tensões de tração nas áreas de fricção que ocorrem devido aos elevados esforços térmicos, de se deformarem em sentido contrário em forma de prato. 2

Surgem então no estado arrefecido aumentos excessivos de compressões da superficie nas zonas de encosto que se situam radialmente no interior.

Devido a uma "respiração" térmica do disco de travão da roda, portanto uma contração e expansão radial intervalada, surge nas áreas de contacto, em cada operação de travagem, um assim denominado deslizamento de fricção.

Devido aos mencionados excessos de compressões nas superfícies surge, principalmente aquando de elevadas potências de travagem, uma corrosão por atrito na zona do contacto entre os discos de travão de roda e o corpo da roda, respetivamente deformações plásticas locais no filete da roda, o que a longo prazo pode originar danificações na roda, tais como formação de fissuras.

Na EP 0 360 435 AI é apresentada uma roda ferroviária deste género, na qual entre o corpo da roda e os discos de travão da roda estão respetivamente instaladas placas de suporte tipo segmentos, através das quais as forças de travagem dos discos de travão de roda são transmitidas para o corpo da roda, em que as placas de suporte estão ligadas por um lado com os discos de travão de roda e por outro lado com o corpo da roda, de tal modo que estas placas compensam a devido ao calor dilatação radial dos discos de travão de roda.

Uma outra roda ferroviária deste género é conhecida a partir da DE 296 04 157 UI. Neste caso foi concretizado que entre o corpo da roda e as superfícies de contacto dos discos de travão de roda estejam dispostos elementos termo-isolantes, os quais no entanto não são adequados para solucionar os problemas inicialmente descritos. 3

Para isto também a EP 042 9 211 AI não apresenta nenhuma indicação a partir da qual são conhecidos elementos deslizantes, os quais estão inseridos em ranhuras dos discos de travão da roda com forma de cauda de andorinha e os quais também permitem uma devido ao calor dilatação radial dos discos de travão da roda. A invenção tem por objetivo desenvolver uma roda ferroviária do qénero mencionado, a qual com meios construtivos os mais simples possível evita uma sobrecarga operacional, aumentando deste modo a sua vida útil. O objetivo é atingido por uma roda ferroviária com as características da reivindicação 1.

Devido à disposição de uma camada intercalar que suporta elevadas cargas mecânicas e térmicas na respetiva área de contacto entre os discos de travão da roda e o corpo da roda, são assim evitados vestígios de corrosão e deste modo danificações nas rodas.

As deformações radiais do disco de travão da roda devido a condições térmicas, designadas no estado da técnica por "respiração", que surgem aquando da travagem, permanecem agora sem efeito, dado que a camada intercalar funciona por assim dizer com camada deslizante, sobre a qual ou o disco de travão da roda desliza correspondentemente quando a camada intercalar radial for mantida de forma segura no corpo da roda, ou se a camada intercalar em conjunto com o disco de travão da roda se movimentar em relação ao corpo da roda de forma deslizante sobre a mesma.

De forma adequado a camada intercalar é neste caso na sua dimensão superficial igual ou maior do que a dimensão 4 associada da zona de contacto dos discos de travão da roda, de modo que uma reduzida compressão de superfície é eficaz.

Os mencionados vestígios de corrosão respetivamente as deformações plásticas no filete da roda são deste modo evitadas, de modo que também a consequente formação de fissuras é eficazmente evitada.

Isto conduz naturalmente a um nítido aumento da vida útil da totalidade da roda ferroviária bem com a um melhoramento notável da segurança operacional.

Neste caso também é apropriado fabricar a camada intercalar de chapa, cuja dureza é nitidamente mais elevada do que a dureza respetivamente a estabilidade do filete da roda.

Como se comprovou, a chapa de aço inoxidável com superfícies polidas, que normalmente existe como material enrolado, é de forma ideal adequado para este fim de aplicação, em que a resistência à tração desta chapa deveria ser de > 1000 N/mm2 e a espessura aproximadamente de 1 mm. Em princípio também outras espessuras de chapa são aplicáveis.

De acordo com um desenvolvimento preferencial da invenção as camadas intercalares são compostas respetivamente por secções de anéis circulares, as quais no sentido periférico encostam de forma alinhada.

Neste caso são pensáveis secções de anéis circularas de 30°, 60°, 120° ou de 180°. Em princípio a camada intercalar pode evidentemente ser configurada como um anel de chapa inteiriço. A fixação das secções de anéis circulares no sentido radial efetua-se por união positiva ou acionado por fricção. A união 5 positiva pode realizar-se ou no filete da roda ou no lado de contacto do disco de travão da roda. A união por fricção no entanto é atingida por intermédio de uma correspondente fixação por meio de ligação aparafusada, pela qual os discos de travão da roda são fixados no filete da roda respetivamente no corpo da roda.

Outros aperfeiçoamentos favoráveis da invenção são caracterizados nas reivindicações subsequentes.

Exemplos de realização da invenção são a seguir descritos na base dos desenhos anexos.

Mostram: Figura 1

Figuras 2 e 3

Figura 4 Figura 5 um recorte parcial da roda ferroviária de acordo com a invenção, em corte, numa vista lateral respetivamente mais outro exemplo de realização da invenção num recorte parcial ampliado, correspondente à fig. 1 uma parte de uma roda ferroviária numa vista de cima um outro exemplo de realização da invenção num recorte parcial ampliado, em corte, numa vista lateral.

Na fig. 1 é representada uma área parcial de uma roda ferroviária, isto é uma das áreas, na qual estão num corpo de roda 1 em ambos os lados ligados discos de travão de roda 2.

Neste caso um filete de roda 3 do corpo de roda 1, o qual forma duas superfícies de contacto periféricas que se estendem radialmente, apresenta um furo 14, através do qual é conduzido 6 um parafuso 6, com o qual os discos de travão de roda 2 estão firmemente ligados com o corpo da roda 1.

Cada parafuso 6, dos quais vários estão distribuídos com o mesmo espaçamento angular, é conduzido através de um olhai de fixação 5 do respetivo disco de travão da roda 2, o qual no lado frontal forma também uma área de contacto em relação ao filete de roda 3, como nervuras de ventilação 4 do disco de travão da roda.

Entre as áreas de contacto do olhai de fixação 5 e as nervuras de ventilação 4 e o filete de roda 3, está associada a cada disco de travão de roda 2 uma camada intercalar 7, na qual por um lado está ajustado o filete de roda 3 e por outro lado as áreas de contacto do disco de travão de roda 2.

Estas camadas intercalares 7 são compostas por um material que suporta elevadas cargas mecânicas e térmicas, de preferência de uma chapa laminada a frio, cuja dureza respetivamente estabilidade é maior do que aquela do filete de roda 3.

Como é particularmente evidente na fig. 4, as camadas intercalares 7 são compostas por secções de anéis circulares, as quais estão distribuídas de forma regular sobre a periferia, podendo o número de secções de anéis circulares variar. Por exemplo está para uma quantidade de doze parafusos 6 previsto um igual número de secções de anéis circulares, os quais portanto perfazem respetivamente um ângulo de 30°.

Para uma segurança radial as camadas intercalares 7 são de preferência mantidas em união positiva, pelo que no exemplo mostrado na fig. 1 o filete de roda 3 apresenta escalonamentos 8, nos quais as camadas intercalares 7 estão geralmente inseridas de forma protegida contra deslocamentos. 7

Para a passagem dos parafusos 6 as camadas intercalares 7 apresentam as respetivas aberturas.

No exemplo mostrado na fig. 2, no qual de igual modo como na fig. 3 e na fig. 5 é reproduzida uma representação ampliada na área de contacto das camadas intercalares 7, a proteção em ambas as direções, portanto para o exterior e para o interior, efetua-se por uma bucha 9, a qual é introduzida no furo 14, sendo ali retida no sentido axial, em que a bucha 9 sobressai em ambos os lados do filete de roda 3 pelo menos pela espessura da camada intercalar 7. 0 diâmetro exterior da bucha 9 corresponde aproximadamente ao diâmetro interno de um recorte central da camada intercalar 7, de modo que esta pode por um lado ser facilmente encaixada e por outro lado ser retida contra um deslocamento lateral.

Na variante de realização conforme as figuras 1 e 2 as camadas intercalares 7 estão portanto retidas nos filetes de roda 3. Devido ao visivel contacto de grande área da camada intercalar 7 no filete de roda 3, cujo raio exterior é definido pela largura radial das nervuras de ventilação 4, as quais formam praticamente as áreas de contacto exteriores, é evitada uma significativa diferença de temperatura entre a chapa e o filete de roda e deste modo também distorções de origem térmica das chapas intercalares em relação à roda. Não se realiza um deslizar das chapas sobre o filete de roda. 0 disco de travão de roda 2, que se apoia na respetiva camada intercalar, desliza no entanto aquando da alteração devido às condições térmicas, de forma no sentido radial sobre a camada intercalar 7, de modo que é excluída uma corrosão respetivamente uma danificação do filete de roda. 8

No sentido acima exposto, as camadas intercaladas 7 no exemplo mostrado na fig. 5 também estão retidas no filete de roda 3.

Para este efeito as camadas intercalares 7 apresentam na área dos furos 14 do filete de roda 3 um bordo revirado 13, que se apresenta como colar e que sobressai para dentro do furo 14, em que o seu diâmetro exterior corresponde aproximadamente ao diâmetro interior do furo 14, de modo que é garantida uma proteção radial em ambas as direções.

Na fig. 3 é representado mais um exemplo de uma fixação da camada intercalar 7.

Aqui o disco de travão de roda 2 apresenta nas áreas de contacto do seu filete de roda 2 escalonamentos 10, nos quais estão inseridas e radialmente retidas respetivamente uma das camadas intercalares 7.

Aquando de uma dilatação e contração dos discos de travão de rodas 2 no sentido radial devido às condições térmicas, a respetiva camada intercalar movimenta-se juntamente de igual modo, de modo que as camadas intercalares 7 deslizam praticamente sobre o filete de roda 3.

Como se pode verificar na fig. 4, mais outro tipo de fixação radial das camadas intercalares 7 consiste no facto de que nesta área de sobreposição com peças deslizantes 11, as quais estão dispostas entre o filete de roda 3 e os discos de travão de roda 2, estejam dispostos recortes, os quais nas suas dimensões correspondem às peças deslizantes 11, em que as peças deslizantes 11 atravessam os respetivos recortes, de modo que é atingida uma fixação de posição de união positiva no filete de roda 3. 9

Dado que entre o disco de travão de roda 2 e a camada intercalar 7 surgem com cada travagem diferenças de temperatura, a camada intercalar 7 é configurada de tal modo que diferenças de curvatura não provocam distorções.

Esta configuração da camada intercalar 7 efetua-se de forma que a camada intercalar 7 esteja na borda exterior e interior provida de secções de contacto 12, as quais encostam nas respetivas faces dos escalonamentos 8, 10 ( fig. 4).

Em principio uma camada intercalar inteiriça na forma de um anel é funcional. Devido ao grande diâmetro dos discos de travão de roda 2 para rodas ferroviárias é no entanto essencialmente de custo económico mais reduzido utilizar secções de anéis circulares, em que estas são estampadas, cortadas com laser ou cortados a jato de água.

No exemplo mostrado na fig. 4 são escolhidas secções de anéis circulares com 60° e cada camada intercalar 7 está na borda exterior provida com duas secções de contacto 12 e na borda interior com uma secção de contacto 12, a qual está situada no centro, enquanto que as duas secções de contacto, em relação ao comprimento, estão dispostas na área de borda exterior, de modo que resulta um contacto de três pontos, pelos quais, como já foi referido, é evitada uma distorção aquando de diferenças de curvaturas. 10

Lista dos números de referência 1 corpo da roda 2 disco de travão da roda 3 filete da roda 4 nervura de ventilação 5 olhai de fixação 6 parafuso 7 camada intercalar 8 escalonamento 9 bucha 10 escalonamento 11 peça deslizante 12 secção de contacto 13 bordo revirado 14 furo

Lisboa, 30 de Agosto de 2012

Claims (16)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Roda ferroviária com um corpo de roda (1) e discos de travão de roda (2) ligados ao mesmo com elementos de fixação, caracterizada por, pelo menos nas respetivas zonas de contacto dos discos de travão de roda (2) estar no corpo de roda (1) disposta uma camada intercalar (7) que suporta elevadas cargas mecânicas e térmicas, composta por uma chapa de aço inoxidável com uma superfície polida, a qual apresenta uma resistência mais elevada do que o corpo da roda (1) respetivamente o filete de roda (3).

2. Roda ferroviária de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por, a chapa apresentar uma resistência à tração de > 1000 N7mm2.

3. Roda ferroviária de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por, cada camada intercalar (7) ser configurada como anel circular.

4. Roda ferroviária de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada por, a camada intercalar (7) ser composta por secções de anéis circulares.

5. Roda ferroviária de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada por, as secções dos anéis circulares terem dimensões iguais.

6. Roda ferroviária de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada por, as secções de anéis circulares perfazerem ângulos iguais. 2

7. Roda ferroviária de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada por, as secções de arco de circulo perfazerem respetivamente um ângulo de 30°, 60°, 120° ou 180°.

8. Roda ferroviária de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada por, a largura radial das camadas intercalares (7) corresponder pelo menos à máxima largura radial das áreas de contacto dos discos de travão da roda.

9. Roda ferroviária de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada por, as camadas intercalares (7) no corpo de roda (1) estarem retidas no sentido radial.

10. Roda ferroviária de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada por, as camadas intercalares (7) estarem no respetivo disco de travão de roda (2) retidas radialmente travadas.

11. Roda ferroviária de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada por, as camadas intercalares (7) estarem inseridas em escalonamentos (8) do corpo de roda (1) respetivamente dos filetes de roda (3).

12. Roda ferroviária de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada por, no filete de roda (3), em furos (14) para a passagem de parafusos (6) para a fixação dos discos de travão de roda (2) estarem retidas buchas (9), que sobressaem em ambos os lados sobre o filete de roda (3) e atravessarem aberturas das camadas intercalares (7), em que o diâmetro exterior das buchas (9) corresponde aproximadamente ao diâmetro interior das aberturas das camadas intercalares (7) . 3

13. Roda ferroviária de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada por, as camadas intercalares (7) na área de sobreposição com os furos (14) apresentarem, bordos revirados (13) em forma de colar, os quais sobressaem para dentro dos furos (14), em que o diâmetro exterior dos bordos revirados (13) corresponde aproximadamente ao diâmetro interior dos furos (14).

14. Roda ferroviária de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada por, as camadas intercalares (7) para a segurança radial estarem inseridas em escalonamentos (10) das áreas de contacto dos discos de travão de roda (2).

15. Roda ferroviária de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada por, aquando da configuração das camadas intercalares (7) como secções de anéis circulares, cada secção de anel circular no perímetro exterior, formando a respetiva zona terminal, apresentar uma secção de contacto (12) e no perímetro interior situado no centro uma secção de contacto (12) , em que as secções de contacto (12) se ajustam nas delimitações dos escalonamentos (8, 10).

16. Roda ferroviária de acordo com uma das reivindicações precedentes, na qual entre os discos de travão de roda (2) e o filete de roda (3) estão dispostas peças deslizantes (11), caracterizada por, as camadas intercalares (7) na zona de sobreposição com peças deslizantes (11) apresentarem recortes, nos quais engatam a peças deslizantes (11), em que das dimensões em planta das peças deslizantes (11) correspondem aproximadamente às dimensões em planta dos respetivos recortes. Lisboa, 30 de Agosto de 2012