PT90671B

PT90671B - Chumaceiras com almofadas de chumaceira montadas em feixe e processo de fabrico das mesmas

Info

Publication number: PT90671B
Application number: PT90671A
Authority: PT
Original assignee: Ide Russell D
Priority date: 1988-05-27
Filing date: 1989-05-26
Publication date: 1994-05-31
Also published as: AR243977A1; JP2745067B2; DE68923221T2; BR8904390A; DE68923221D1; DK257189D0; ZA898086B; DK257189A; MX171668B; JPH0276924A; PT90671A; ATE124507T1

Description

MEMÕRIA DESCRITIVA

Antecedentes do invento

Este pedido é uma continuação em parte do pedido interna cional copendente da requerente PCT/US88/01841 e reivindica os benefícios de 35 U.3.C. §120 em relação à mesma e correspon dente pedido U.S. n², 07/283,529 que por sua vez reivindica o benefício do pedido de patente da requerente U.S. Ns. de sé rie 07/055, 340 pedido em 29 de Maio de 1987 e agora abandona do .

presente inverzo refere-se a chumaceiras hidrodinâmicas. Em tais chumaceiras um objecto rotativo como por exemplo um veio é suportado por uma almofada de chumaceira estacionária através de um fluido pressurizado, como por exemplo óleo ar ou água. As chumaceiras hidrodinâmicas tiram vantagem do facto de que, quando um objecto rotativo se move, o mesmo não desliza ao longo do topo do fluido. Em vez disso o fluido em contacco com o objecto rotativo adere firmemente ao objecto rotativo e o movimento é acompanhado por deslizamento ou conte entre as partículas de fluído através de toda a altura da película fluída. Assim se o objecto rotativo e a camada de fluí do em contacto se movem a uma velocidade que é conhecida, a velocidade nas alturas intermédias da espessura de fluído diminui para uma velocidade conhecida até que o fluido em contaç to com a almofada de chumaceira estacionária adere à almofada de chumaceira e fica sem movimento, quando em virtude da carga resultante a parcir do seu suporte do objecto rotativo a almo fada de chumaceira é deflectido de um pequeno ângulo para o membro rotativo, o fluido será retirado para a abertura confor mada em cunha e será gerada pressão suficiente na película flui da para suportar a carga. Este facto é utilizado em chumaceiras de impulso para turbinas hidráulicas e veios propulsores de navios bem como nas chumaceiras de casquilho hidrodinâmico convencional.

Tanto as chumaceiras de impulso como as chumaceiras radiais ou de casquilho normalmente são caracterizadas por compreenderem almofadas de suporte de veio espaçadas em torno de um

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eixo. 0 eixo em torro do qual as chumaceiras são espaçadas corresponde genericamente ao eixo longitudinal do veio a ser suportado pelas chumaceiras tanto de impulso como de casquilho. Este eixo pode ser denominado o eixo principal.

Numa chumaceira hidrodinâmica ideal a cunha hidrodinâmi. ca prolonga-se através de toda a face de almofada de chumacei, ra, a película fluída tem precisamente a grossura suficiente para suportar a carga, o eixo principal da chumaceira e o eixo do veio estão alinhados, a fuga de fluído das extremidades da superfície de almofada de chumaceira que estão adjacentes às arestas dianteira e traseira é minimizada, a película fluí, da desenvolve-se logo que o veio começa a rodar e no caso de chumaceiras de impulso as almofadas de chumaceiras são igualmente carregadas. Enquanto que numa chumaceira hidrodinâmica ideal tem ainda de ser conseguida, uma chumaceira que consegue substancialmente cada um destes objectivos é dita como estando indicada para optimizar a formação de cunha hidrodinâ mica .

presente invento refere-se a chumaceiras hidrodinâmicas que são também algumas vezes conhecidas como chumaceiras de almofada móvel e processos de fabrico das mesmas. Genericamen te estas chumaceiras são montadas de um modo tal que as mesmas podem mover-se para permitirem a formação de uma película com a forma de cunha de lubrificante entre as partes que se movem relativamente. Uma vez que o fluído em excesso causa fricção indesejável e perdas de potência, a grossura de fluí, do é, de preferência, precisamente suficiente para suportar a carga máxima. Isto é verdade quando a formação da cunha é optimizada. Essencialmente a almofada desloca-se com um movi, mento de rotação ou tipo oscilatório em torno de um centro localizado em frente da superfície de almofada e a fricção de chumaceira tende a abrir a cunha. Quando a formação da cu nha é optimizada a cunha prolonga-se através de toda a face de almofada. Além disso, a cunha é formada à mais baixa velo cidade possível, idealmente logo que o veio começa a rodar.

Em chumaceiras conhecidas do tipo de almofada radial,

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35100/051 acreditou-se até agora ser necessário proporcionar uma folga, precisamente determinada, entre a chumaceiras e o objecto rotativo suportado de modo a permitir a deflexão apropriada das almofadas de chumaceira para formarem a cunha hidrodinâmica.

A necessidade de folgas apertadas é particularmente inconveni. ente no fabrico de chumaceiras lubrificadas por gás. um outro problema com chumaceiras lubrificadas por gás é a falha da pe lícula fluida a altas velocidades. Estes problemas têm limitado a utilização de chumaceiras hidrodinâmicas lubrificadas por gás.

A patente IJ.S. N5. 3 107 955 de Trumpler descreve um exem pio de uma chumaceira tendo almofadas de chumaceira montadas em feixe que se desloca com um movimento de rotação ou tipo oscilatório em torno de um centro localizada em frente da superfície de almofada. Esta chumaceira como muitas chumaceiras da arte anterior é baseada apenas num modelo de duas dimensões da deflexão de almofada. Consequentemente a formação de cunha optimizada não é conseguida.

Na patente de hall U.S. N°. 2 137 467 é descrita uma chu maceira de almofada móvel hidrodinamicamente que desenvolve a sua cunha hidrodinâmica por deslizamento da sua almofada ao longo de superfícies esféricas. Em muitos casos a almofada

nado por elastómeros que estão sujeitos a contaminação e a deterioração.

A patente U.S. 4 099 799 de Etsion descreve uma chumacei, ra de gás não unitária de almofada resiliente montada em canti-lever. A chumaceira descrita emprega uma almofada montada num feixe em cantilever rectangular para produzir uma cunha lubrificante entre a face de almofada e o veio rotativo são descritas tanto chumaceiras de impulso como chumaceiras radi. ais ou de casquilho.

E mostrado na patente de Ide U.S. NS. 4 496 251 uma almo fada que deflecte com ligamentos tipo banda de modo que é for mada uma película de lubrificante com forma de cunha entre as

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-5partes que se movem relativamente.

a patente U.S. MS. 4 515 486 descreve chumaceiras de impulso e de casquilho hidrodinâmicas compreendendo um certo nú mero de almofadas de chumaceira, cada uma delas tendo um membro de face e um membro de suporte que estão separados e liga ios conjuntamente por um material elastomérico.

A patente U.S. N2. 4 526 482 descreve chumaceiras hidrodinâmicas que se destinam principalmente a aplicações de processos lubrificados isto é a chumaceira é designada para trabalhar num fluído. As chumaceiras hidrodinâmicas são formadas com uma secção central da superfície de suporte de carga que é mais adequada que o restante das chumaceiras de modo que elas deflectiram em carga e formarão uma bolsa de pressão de fluido para suportarem cargas elevadas.

Uotar-se-a também na patente U.S. de Ide NS. 4 676 668 que as almofadas de chumaceira podem ser espaçadas do membro de suporte por pelo menos uma perna que proporciona flexibilidade em três direcções. Para proporcionar flexibilidade no plano do movimento as pernas são inclinadas para dentro para formar uma forma cónica com o vértice do cone ou ponto de in trecepção na parte frontal da superfície de almofada. Cada perna tem um módulo de secção que é relativamente pequeno na direcção do movimento desejado para permitir a compensação de desalinhamentos. Estas técnicas são aplicáveis a chumace^ ras tanto de casquilho como de impulso. Apesar do descrito nesta patente representar um avanço significativo na arte o mesmo tem certos inconvenientes, bm dos tais inconvenientes é a rigidez da estrutura de suporte e almofada de chumaceira que inibe a deformação da superfície de almofada. Além disso a construção de chumaceira náo e unitária.

Estas últimas duas patentes sâo de particular interesse, porque as mesmas demonstram que apesar das diferenças ineren tes e significativas entre as chumaceiras de impulso e casqui_ lho existe alguma semelhança entre as chumaceiras de casquilho hidrodinâmicas e as chumaceiras de impulso hidrodinâmicas

Este pedido refere-se em parte a chumaceiras de impulso

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-6hidrodinâmicas. Quando a cunha hidrodinâmica em tais chumacei, ras é optimizada a carga em cada uma das chumaceiras espaçadas circunferencíalmente é substancialmente igual.

Actualmente a chumaceira de impulso hidrodinâmica mais amplamente usada é a chamada chumaceira ívingsbury de tipo sapata. A chumaceira ivingsbury tipo sapata caracteriza-se por ter uma estrutura complexa que inclui sapatas rotativas, um anel de impulso que roda com o veio e aplica carga às sapatas um anel de base para suportar as sapatas, um alojamento ou suporte que contém e suporta os elementos internos de chumaceira um dispositivo de lubrificação e um dispositivo de arrefecimento. Como resultado desta estrutura complexa,as chu maceiras Kingsbury tipo sapata são tipicamente extremamente caras.

Uma alternativa à chumaceira Kingsbury tipo sapata complexa é a chumaceira unitária de pedestal mostrada nas Figs. 19-20. Esta chumaceira tem sido empregue, entre outras coisas em bombas de poços profundos. Esta estrututa relativamente simples é tipicamente formada por moldação de areia ou qualquer outra técnica de fabrico bruta porque, daqui em diante, as dimensões especificas não têm qualquer importância. Como mostrado nas Fig. 19 e 20, a chumaceira é caracterizada estru turalmer.te por incluir uma base plana 36PA tendo uma projecção grossa circunferencial interior 36PA uma pluralidade de pedestais rígidas 34PA prolongando-se transversalmente da base e uma almofada de impulso 32PA centrada em cada pedestal rígido.

A Fig. 20(A) representa esquematicamente a deflexão da chumaceira das Figs. 19-20 em resposta ao movimento da peça de impulso em movimento oposto da direcção da seta L. Na Fig. 20(A) u posição deflectida (grandemente exagerada) está repre sentada em linhas continuas e a posição não deflectida é representada em linhas a tracejado. A curva PD na Fig. 20(A) representa a distribuição de pressão através da face da almofada. Em carga as almofadas de impulso deflectem em torno de pedestais rígidos de um modo tipo guarda-chuva como mostrado

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-7na Fig. 20(A) . Sn virtude desta deflexão tipo guarda-chuva apenas se forma uma cunha hidrodinâmica parcial. Consequente mente, existe uma distribuição irregular da pressão através da face da almofada como representada r.a Fig. 20(A) . Assim a chumaceira tem proporcionalmente menor vantagem hidrodinâmica quando comparada com uma chumaceira na qual a cunha hidrodinâmica é formada através de toda a face de almofada de impulso. Além disso a rigidez dos pedestais e a base plana inflexível evitam as deflexões necessárias para optimizar a formação de cunha. 0 que se segue pode explicar porque as chu maceiras do tipo conhecido, das Figs. 19-20 apesar de serem de longe menos caras do que as chumaceiras Aingsbury têm provado possuir menor eficiência e capacidade e consequentemente menor sucesso do que as chumaceiras tipo sapata.

presente invento verificou-se também que a natureza do eixo de rotação central tanto da chumaceira mostrada nas iigs 19-20 como da chumaceira Kingsbury tipo sapata, contribui para a ineficiência da chumaceira. Notar-se-a também que devido aos seus eixos de rotação centrais rigídos nem as chumaceiras Aingsbury tipo sapata nem a chumaceira mostrada nas Figs. 19-20 podem deflectir com seis graus de lioerdade para optimizar a formação de cunha, xssim apesar de nalguns casos, as chumaceiras da arte anterior serem capazes de terem movimento com seis graus de liberdade devido as chumaceiras não serem modeladas baseadas ou indicadas para seis graus de liberdade as capacidades de actuação resultante dessas chumaceiras são limitadas.

Às chumaceiras hidrodinâmicas de arte anterior frequentercente sofrem de fuga de fluido o que causa a falha da película fluida. Em chumaceiras radiais a fuga ocorre principal, mente nas extremidades axiais da superfície de almofada de chumaceira. Em chumaceiras de impulso a fuga ocorre principalmente na periferia circunferencial exterior da superfície de almofada como um resultado da acção de forças centrífugas no fluido. Quando a formação de cunha é optimizada a fuga de flu do é minimizada.

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-8Eumário do 1 r.vent o presente invento descreve una chumaceira tipo almofada e processos de fabrico da mesma. A chumaceira tipo «lnofa da que é de preferência unitária é preferivelmente formada a partir de uma peça única de tubagem, de parede grossa ou um casquilho cilíndrico que foi maquinada ou formada com pequenas ranhuras e fendas, furos ou cortes através ou na parede de chumaceira para definir um casquilho flexível ou almofadas de impulso e uma estrutura de suporie capaz de suportar a almofada para movimento com seis graus de liberdade (isto é translacçào ou movimento nas direcções rx, -x, +y, -y, +z e —z) e rocação em torno dos eixos X, Y, e Z de modo a optimizar a formação da cunha hidrodinâmica.

As chumaceiras do presente invento são concebidas em três dimensões para proporcionarem deflexão com seis graus de liberdade de modo a assegurarem a formação de cunha óptima em qualquer ocasião. Especificamente verificou-se que uma chumaceira hidrodinâmica funciona mais efectivamente quando a cunha hidrodinâmica tem várias caracteristicas. Err. particular a cunha devia prolongar-se através de toda a superfície de al mofada; a cunha devia ter uma grossura apropriada em qualquer ocasião; a chuva devia ser conformada de modo a minimizar a fuga de fluido; a cunha devia acomodar desalinhamenco, de modo que, o eixo principal da chumaceira fique colinear ou subs tancialmente paralelo ao eixo do veio; e a cunha devia formar-se a menor velocidade possível para evitar danos na superfície de formação de cunha que genericamente ocorrem como resul tado do contacto superficial veio-almofada a baixas velocidades. Além disso com chumaceiras de impulso a carga entre as almofadas de chumaceiras espaçadas devia ser igual.

Em relação à grossura da película fluida deverá compreen der-se que a grossura óptima varia com a carga. Em carga alta ou pesada, uma película fluida relativamente grossa é desejável para suportar adequadamente a carga. No entanto películas mais grossas aumentam a fricção e a perda de potência. Assim as chumaceiras são, de preferência, concebidas para proporcio

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-9narem a grossura mínima necessária p-ra suportar o veio à car ga máxima.

A estrutura de suporte é, de preferência, unitária e com preende hastes de suporte feixes e/ou memoraras ligadas a um invólucro que é muitas vezes definido pela porção radialmente mais exterior da chumaceira no caso de uma chumaceira de casquilho ou no caso de chumaceira de impulso um invólucro dentro do qual a chumaceira está montada.

inventor verificou que em muitas aplicações especificas tais, como aplicações de velocidade elevada, é necessário examinar e ponderar a flexibilidade dinâmica de todo o conjun to consistindo no veio ou rotor, na película lubrificante hidrodinâmica e na chumaceira, ha análise de computador deste, conjunto, utilizando um modelo de elemento finito, verificou-se que é necessário tratar toda a chumaceira como um membro completamente flexível que muda de forma por acção das cargas de funcionamento. Adicionando mais ou menos flexibilidade através da maquinagem da estrutura básica podem ser conseguidas características de chumaceira que proporcionam funcionamentos estáveis com baixa fricção, através de gamas amplas de funcionamento. Verificou-se que um certo número de variáveis afectam substancialmente as características de actuação da chumaceira. Entre as variáveis mais importantes a forma, o tamanho a, localização e as caracteristicas do material ( o nódulo de elasticidade, etc.) da almofada e membros de supor te são definidas pelos furos rasgos ou cortes e ranhuras for mados na chumaceira. Verificou-se que a forma dos membros de suporte era particularmente importante. Proporcionando também um suporte de fluido aos membros flexíveis pode ser conseguido um alto grau de amortecimento que se adiciona também a estabilidade do conjunto. Em alguns casos, este amortecimento, tem substituído o amortecimento secundário de pressão de pel£ cuia que está presente quando a película de óleo se encontra entre a caixa da chumaceira e o invólucro.

inventor verificou também que em relação às chumaceiras de almofadas de deflexão lubrificadas por gás ou ar existem

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-10casos es que as cargas ou velocidades excedem a capacidade de uma película de gás. Nestes casos é necessário introduzir um lubrificante tipo líquido na cunha convergindo sem propor ciorar um reservatório de líquido ou banho. 0 presente inven to proporciona uma chumaceira que resolve este problema proporcionando um lubrificante líquido quando necessário.

Aplicações especificas das chumaceiras do presente inven to incluem motores eléctricos, ventoinhas, turbo compressores, motores de compressão interna, motores fora de bordo e compres sores expar.sores. lestes de velocidade excederam as 300.000 r.p.m., 2 de notar que os cortes, ranhuras e aberturas adicio nais para permitirem a almofada de chumaceira mover-se para formar uma cunha convergindo para lubrificação hidrodinâmica, permite a própria almofada deflectir e mudar de forma por exemplo por planificação. Isto melhora a actuação de funciona mento entre outras coisas mudando a excentricidade da chumaceira.

As chumaceiras podem ser feitas de metais, metais pulverizados, plásticos, cerâmicas ou matérias compósitos, guardo fabricadas em pequenas quantidades as chumaceiras são maquina das tipicamente por faceamento torneamento e frezagem de esboços para formar grandes ranhuras ou aberturas; pequenas ranhuras são feitas por corte de jacto de água descarga eléctri, ca ou processos de maquinagem láser e permitem flexibilidade de desenho total para ajustamento da chumaceira para proporcio nar as caracteristicas desejadas. 0 ajustamento mudaria essen cialmente a rigidez, que por sua vez elimina a vibração. 0 fabrico de grandes quantidades de um único tipo de chumaceiras é, preferivelmente, conseguido através de moldação por injecção extrusão, moldagem de metal em pó, vasamento ou qualquer técnia de fabrico similar. De acordo com um aspecto do presen te, inver.to quantidades intermédias de chumaceiras são fabricadas de acordo com um novo processo que combina a maquinagem e técnicas de moldação. 0 presente invento contempla tamuém chumaceiras facilmence moldáveis que incluem aberturas não ocultas, de modo que elas podem ser moldadas num molde de duas

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-11peças simples. Ea geral as chumaceiras do presente inverto po dem ser fabricadas com uma fracção do custo das chumaceiras compet it ivas.

Apesar das chumaceiras tipo almofada anteriores que têm uma estrutura de suporte que está orientada essencialmente na direcção da carga o presente invento proporciona uma orientação que permite deflexões comparáveis dentro de um invólucro mais pequeno (isto é a diferença entre a superfície de casqui lho radialmente interior é a superfície de casquilho radialmen te exterior em chumaceiras de casquilho) especialmente em chumaceiras de casquilho; permite o movimento da almofada de chumaceira em qualquer direcção (isto é, seis graus de liberdade) para conformar uma forma de cunha convergente; permite que a própria almofada mude de forma (por exemplo achatada) para aumentar o rendimento; permite o desenvolvimento de um conjunto de amortecimento de membrana para aumentar a estabilidade; e permite às chumaceiras compensarem o desalinhamento da parte suportada ou veio e igualarem a carga através das almofadas de chumaceira numa chumaceira de impulso. Todas estas características contribuem para a formação de uma cunha hidrodinâmica ópt ima.

Apesar de existirem numerosas disposições de furos, rar.hu ras cortes ou rasgos, existem principalmente dois modos de deflexões nomeadamente um ou mais ligamentos ou membranas que de flectem na direcção geral da carga num modo de deflexão e secundariamente por deflexão de porção num feixe ou membrana numa direcção prolongando-se em afastamento da almofada ao longo do eixo longitudinal do veio em chumaceiras de casquilho. 0 grau de deflexão, no modo de deflexão, é em parte uma função da rigidez da estrutura de suporte na direcção radial, a própria almofada pode ser feita para deflectir por acção duma car ga para formar uma forma diferente proporcionando cortes internos por debaixo da almofada ou cortando por debaixo as ares tas da almofada. Em qualquer caso os cortes são feitos especificamente para resultarem numa forma predeterminada sob a acção da carga. Rodeando ou colocando por detrás certos ligamentos

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-12ou membranas com fluido lubrificante, pode ser adicionado um elemento de amortecimento à concepção.

Cortes similares são utilizados para chumaceiras de cas quilho e chumaceiras de impulso. 0 determinante principal e as deflexões desejadas para actuaçâo óptima. No entanto, uma vez que as chumaceiras de casquilho e impulso realizam funções significativamente diferentes existem diferenças inerentes nas actuações desejadas requerendo deflexões desejadas diferentes. Gonsequentemente apesar da semelhança conceptual geral entre as chumaceiras de casquilho e as chumaceiras de im pulso do presente invento existem também diferenças conceptu ais significantes e dissemelhanças estruturais plenamente evidentes.

A chumaceira do presente invento inclui uma almofada que pode mudar de forma e mover-se em qualquer direcção (isto é, é suportada para movimento com seis graus de liberdade). a chumaceira pode ter também um dispositivo de amortecimento nela incluindo e é de preferência de construção unitária ou de peça única para fabrico económico de grande volume. As chumaceiras de casquilho do presente invento podem também ser montadas num invólucro relativamente pequeno (isto é, o espaço entre o diâmetro exterior de invólucro e o diâmetro interi or de almofada).

De acordo com o presente invento a necessidade de tolerân cias apertadas entre a almofada de chumaceira e a porção de veio a ser suportada pode ser obviada pelo dimensionamento da chumaceira de modo a eliminar o espaço entre a almofada de chumaceira e a porção de veio a ser suportada enquanto que ao mesmo tempo se dimensiona a estrutura de suporte de modo que a rigidez radial (no caso de uma chumaceira de casquilho) ou axial (no caso de uma chumaceira de impulso) da chumaceira é menor do que a rigidez correspondente da película fluida do fluido de suporte. Quer toda a almofada quer apenas uma sua porção podem ser pré-carregadas para contacto com o veio. Por exemplo com chumaceiras extremamente flexíveis pode ser desejável apertar previamente toda a almofada de chumaceira para

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-13contacto com o veio. Por outro lado nalguns casos é vantajoso apertar previamente apenas a aresta traseira da almofada de chumaceira para o contacto com o veio de modo a definir uma cunha hidrodinâmica. Assim, as chumaceiras do presente invento podem ser concebidas para terem um encaixe de interferência quando instaladas no veio. Numa concretização, à medida que a chumaceira é foncada para o veio a estrutura de suporte de almofada deflecte ligeiramente para conformar uma forma de cunha convergente enquanto que na posição instalada estática com contacto entre a almofada de chumaceira e o veio na aresta traseira. Num tal caso em que a chumaceira é concebida para proporcionar uma cunha carregada estaticamente, um espaçamento apropriado entre a almofada e o veio será estabelecido instataneamente quando da rotação do veio em virtude da rigidez da película fluida. Isto é devido à película fluida entrar na cunha e aumentar a pressão de fluido, provocando a separação do veio e almofada. Especificamente o fluido relativamente rígido provoca que a estrutura de suporte de feixe relativamente flexível deflecta até a rigidez da estrutura de supor te igual a rigidez de película fluida. A formação instantânea da película fluida protege a superfície da almofada de chumaceira de danos que ocorrem a velocidades de arranque pequenas quando existe contacto directo entre o veio.

As chumaceiras de encaixe de interferência do tipo acima mencionado permitem uma variação muito maior nas tolerâncias de maquinagem. Por exemplo uma variação relativamente grande (por exemplo 0,762 mm) no encaixe de interferência pode ser concebido para ter um impacto insignificante na cunha. Isto é particularmente critico para chumaceiras lubrificadas por gás onde formas de chumaceiras alternativas requerem maquinagem extraordinariamente precisa para funcionamento adequado.

presente invento relaxa os requisitos de maquinagem.

De modo similar as chumaceiras de impulso do presente in vento podem ser concebidas para proporcionarem uma cunha carregada estaticamente. Especif icament e as chumaceiras de impulso do presente invento podem ser concebidas de modo que as

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-14almofadas de chumaceira sejam carregadas de modo que a aresta circunferencial interior da almofada de chumaceira se prolongue para fora do veio e também de modo que a aresta traseira se prolongue na direcção do veio. Gora esta disposição na cordição estática carregada a almofada de chumaceira inclina-se para o veio na direcção radial (quando se move para fora do veio). Adicionalmente a almofada de chumaceira inclina-se para o veio a partir da aresta dianteira para a aresta traseira. Deste modo é formada uma cunha estaticamente carregada aproximando-se da cunha óptima e o espaçamento apropriado entre almofadas e veio é estabelecido instantaneamente quando da rota ção do veio .

Nas chumaceiras do presente invento, o movimento de almo fada pode ser dirigido para o veio para manter a localização do veio e para conferir à almofada a capacidade de ajustamento do desalinhamento do veio e carga desigual entre as almofadas. Evidentemente o presente invento pode ser aplicado a qualquer forma radial de impulso ou radial e impulso combinados de chumaceiras e pode ser de natureza unidireccional ou Liredicional dependendo da configuração das chumaceiras. Mais especificamente se a estrutura de suporte de chumaceira é simétrica em torno da linha de centro circunferencial de almofa da de chumaceira a chumaceira será birecional isto é capaz de suportar um veio para rotação em duas direcções de um modo idêntico. No entanto, se a estrutura de suporte de chumaceira não é simétrica em torno da linha de centro circunferencial de almofada da chumaceira, a chumaceira deflectirá de modo diferente quando suporta um veio para rotação numa primeira direcção quando comparado à rotação na direcção oposta, para chumaceiras de casquilho ou radiais como para chumaceiras de impulso o eixo principal é o eixo central do esboço cilíndrico a partir do qual a chumaceira é conformada.

De acordo com um outro aspecto importante das chumaceiras do presente invento, as almofadas de chumaceira podem ser suportadas para deflexão de modo a reterem o fluido hidrodinâmico, obviando assim o problema da fuga de fluido. Em relação a

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-15chumaceiras radiais ou de casquilho, a estrutura de suporte é concebida de modo que, em carga, a almofada de chumaceira deflecte para formar uma bolsa retentora de fluido. Geralmen te um tal suporte é conseguido quando a porção de suporte principal é ligada à almofada de chumaceira próxima das ares tas axiais da -ilmofada de chumaceira e o centro de almofada de chumaceira não é directamente suportado, isto é, fica livre para deflectir radialmente p-ra fora. Em relação às chumaceiras de impulso, a almofada é suportada de modo a oscilar na direcção do diâmetro interior da chumaceira sob a acção da carga de modo a evitar fuga centrífuga. Genericamente é conseguido, quando a superfície de suporte de almofada na qual a estrutura de suporte principal suporta a almofada de chumaceira está localizada mais perto do diâmetro exterior de chumaceira do que do diâmetro interior de chumaceira. Quando a estrutura de suporte principal inclui dois ou mais feixes espaçados radialmente toda a estrutura de suporte pode ser concebida para provocar deflexão da almofada de chumaceira na ex tremidade interior. Adicionalmente quando a almofada de chuma ceira é suportada por uma pluralidade de feixes espaçados radialmente e a região entre os feixes não é suportada .directamente a almofada tenderá a deflectir de modo a formar um canal de retenção de fluido côncavo.

De acordo com o presente invento um certo número de processos de fabrico das chumaceiras do presente invento está também contemplado. A selecção de um processo particular de fabrico depende amplamente do volume da chumaceira particular a ser fabricada e dos materiais utilizados. Em aplicações de baixo volume ou quando se deseja produzir prototipos para tes tar e/ou a produção de moldes ou semelhante as chumaceiras são preferivelmente fabricadas a partir de esboços metálicos cilindros tais como tubos de parede grossa ou outros casquilhos que são maquinados para serem providos com furos radiais e ou faciais ou ranhuras e conformados com cortes radiais ou rasgos através quer de técnicas de fabrico por descarga eléctrica nu mericamente controlada, técnicas de corte láser numericamente

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-15controladas quer corte por jacto de água numericamente contro lado. Em volumes intermédios as chumaceiras do presente inven to são de preferência fabricadas utilizando ura processo de moldação por revestimento de acordo cora o presente invento.

Em aplicações de alto volume as chumaceiras do presente inven to podem ser fabricadas utilizando uma larga variedade de materiais tais como plástico, cerâmicos, metais pulverizados ou não pulverizados e compósitos. Em aplicações de alto volume um certo número de processos de fabrico podem ser economicamen te utilizados incluindo a moldação por injecção o vasamento de metais pulverizados, moldação por matriz e extrusão. As chumaceiras do presente Invento podem ser conformadas numa for ma que é facilmente moldável.

Abreviadanente o presente invento refere-se a chumaceiras hidrodinâmicas radiais de impulso e compostas, radiais e de impulso, que actuam de modo significativaraente melhor do que as chumaceiras conhecidas e que podem ser fabricadas a uma fracção do custo das chumaceiras competitivas.

Breve Descrição dos Desenhos

Os detalhes do invento serão descritos em ligação com os desenhos anexos nos quais:

a Fig. 1 é uma vista em corte de uma chumaceira de casqui lho representando um seu sector que concretiza uma forma do invento;

a Fig. 2 é uma vista esquemática de uma almofada simples feita de acordo com o exemplo representado na lig. 1;

a Fig. 3 é uma vista pela aresta da almofada da Fig. 2 representando a orientação da almofada com a estrutura de suporte no estado carregado;

a Fig. 4 é uma vista em corte de um sector de um segundo exemplo de uma chumaceira de casquilho feita de acordo com o presente invento;

a lig. 5 é uma vista parcialmente em corte de uma almofa da simples da Fig. 4;

a Fig. 5A é uma vista em perspectiva de uma secção de uma

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-17forma modificada da chumaceira da Fig. 4;

a Fig. 5b é uma vista em perspectiva de uma forma modifi cada da chumaceira mostrada r.a Fig. 4;

a Fig. 6 é uma vista de extremidade da chumaceira da ^r'ig. 4;

a Fig. 7 é uma vista diagramática da deflexão de torção de um feixe granderaente ampliada;

a Fig. 8 é uma vista em corte de uma chumaceira de casquilho representando um exemplo de uma chumaceira incorporan do as caracteristicas do presente invento que inclui dois feixes;

a Fig. 9 é uma vista pela aresta da almofada da Fig. 1 representando a deflexão local da superfície da almofada sem deflexão da estrutura de suporte, grandemente exagerada;

a Fig. 10 é uma vista da almofada da Fig. 8, representan do a orientação da almofada com a estrutura de suporte no estado carregado;

a Fig. 10A é uma vista pela aresta da almofada da Fig. 8 representando a deflexão local da superfície de almofada, gran demente exagerada;

as Figs. 11A e 1IB são vistas em corte transversal de um casquilho ou esboço cilindrico antes de maquinagem;

as Figs. 12A e 12b são vistas em corte transversal de um casquilho ou esboço maquinado;

as Figs. 13Λ e 13b são vistas em corte transversal de um casquilho ou esboço maquinado adicional;

as Figs. 14A e 14B são vistas em corte transversal de um casquilho ou esboço maquinado modificado;

as Figs. 14C e 14D são vistas em corte transversal de uma chumaceira construída a partir do casquilho ou esboço maquinado modificado das Figs. 14A e 14B;

a Fig. 15 é uma vista de topo de uma chumaceira de impulso tendo almofadas de chumaceira montadas em feixe;

a Fig. 16 é um corte transversal lateral da chumaceira de impulso da Fig. 15;

a Fig. 17 é uma vista de fundo da chumaceira de impulso

216

35100/051

-18da Fig. 15;

a Fig. 18 é uma vista em perspectiva de uma porção da chumaceira de impulso da Fig. 15;

a Fig. 19 é uma vista de topo de uma chumaceira de impulso da arte anterior;

a Fig. 20 é um corte transversal da chumaceira de impulso da arte anterior da Fig. 19;

a Fig. 20(a) é uma representação esquemática de um segmen to da chumaceira de impulso da arte anterior das Figs. 19 e 20 mostrando a distribuição de pressão através da superfície de uma almofada de chumaceira;

a Fig. 21 é uma vista de topo de uma chumaceira de impul so de acordo com o presente invento tendo dois suportes de perna;

a Fig. 22 é um corte transversal lateral da chumaceira de impulso da Fig. 21;

a Fig. 23 é uma vista de fundo da chumaceira da Fig. 21; a Fig. 23(A) é uma vista de fundo de una versão modificada da chumaceira da Fig. 21;

a Fig. 24 é uma vista em perspectiva de um segmento da chumaceira da Fig. 21;

a fig. 25 é um corte transversal de uma outra chumaceira de acordo com o presente invento;

a Fig. 26 é um corte transversal de uma outra chumaceira de acordo com o presente invento;

a Fig. 27 é um corte transversal lateral de uma outra construção de chumaceira de acordo com o presente invento;

a Fig. 28 é um corte transversal de topo da construção de chumaceira da Fig. 27;

a fig. 29 é um corte transversal lateral de uma outra construção de chumaceira de acordo com o presente invento;

a Fig. 29A é um corte transversal de uma outra construção de chumaceira de impulso de acordo com o presente invent o;

a Fig. 29B é um outro corte transversal da chumaceira da Fig. 29A;

6.9 216

35100/051

-19a Fig. 30 é um corte transversal de topo da construção de chumaceira da Fig. 29;

a Fig. 30A é uma vista de topo da chumaceira da Fig. 29A; a Fig. 30B é uma vista de fundo da chumaceira da Fig.

29A;

a Fig. 31 é uma vista lateral de uma outra construção de chumaceira de casquilho de acordo com. o presente invento;

a Fig. 31A é um corte transversal radial de uma porção da chumaceira representada na Fig. 31;

a Fig. 32 é uma vista lateral de uma outra construção de chumaceira de casquilho de acordo com o presente invento;

a Fig. 32A é um corte transversal radial da chumaceira da Fig. 32;

a Fig. 32B é uma vista em perspectiva da chumaceira da Fig. 32;

a Fig. 33 é uma vista lateral de uma outra construção de chumaceira de casquilho de acordo com o presente invento;

a Fig. 33A é um detalhe de uma porção da periferia exterior da chumaceira da Fig. 33;

a Fig. 33b é um corte transversal da chumaceira da Fig.

33;

a Fig. 330 é um outro corte transversal da chumaceira da Fig. 33;

a Fig. 34 é uma vista lateral de uma outra chumaceira de casquilho de acordo com o presente invento;

a Fig. 34A é um detalhe de uma porção da periferia exterior da chumaceira da Fig. 34;

	a Fig.	34B é	um	corte
34;
	a Fig.	34C é	um	out ro
F i ^σ	. 34;
	a Fig.	34D é	um	out ro
Fig	. 34;
	a Fig.	35 é	uma	vista
da	radial e	de impulso de ,
	a Fig.	35A é	um	corte

6.9 216

35100/051

-20a Fig. 35B é am outro corte transversal da chumaceira da Fig. 35;

a Fig. 36 é uma vista lateral de uma outra chumaceira combinada radial e de impulso de acordo com o presente invento ;

a Fig. 37 é um corte transversal da chumaceira da I ig.

representando actuação das forças que actuam na almofada de chumaceira;

a fig. 38A é uma vista de topo de uma chumaceira de impulso facilmente moldável de acordo com o presente invento;

a Fig. 38B é uma vista de fundo da chumaceira da Fig.

38A;

a Fig. 380 é um corte transversal explodido ao longo das linhas indicadas na iig. 38A;

a Fig. 38D é uma vista de fundo representando modificações da chumaceira representada nas Figs. 38A-0;

a Fig. 39A é uma vista de topo de uma outra chumaceira de impulso facilmente moldável de acordo com o presente inven t o;

a Fig. 39B é uma vista de fundo da chumaceira da Fig. 39A a Fig. 390 é um corte transversal parcial mostrando a estrutura de suporte das almofadas de chumaceira na chumaceira das Figs. 39A e 39B;

a Fig. 40 é uma vista lateral de uma chumaceira auto-lubrificada de acordo com o presente invento;

	a Fig.	40A é um	corte	transversal da	chumaceira	da	iig.
40;	a Fig.	41 é uma	vista	lateral de uma	chumaceira	combina-
da	radial e	de impulso autolubrifiçada de	acordo com	0	presen
t e	invento; a Fig.	41A é um	corte	transversal da	chumaceira	da	iig.
41.

Descrição Detalhada das Concretizações Representadas

Para a descrição das chumaceiras do presente invento de modo compreensível é útil descrever as estruturas de chumacei.

6.9 216

35100/051

-21ra como sendo formadas a partir de um esboço cilíndrico proporcionando ranhuras, rasgos, furos e outras aberturas no es boço cilíndrico. Como se salienta abaixo, isto é algumas vezes uma técnica útil para o fabrico de uma chumaceira protótipo. No entanto a referência ao esboço cilíndrico é principalmente destinada a auxiliar a compreensão do presente invento. 3ever-se-a notar que apesar de muitas das chumaceiras do presente inverto poderem ser fabricadas a partir de um esboço cilíndrico não é necessário que qualquer das mesmas seja assim fabricada. Na verdade as chumaceiras podem ser fa bricadas de numerosas formas, algumas das quais são explicadas em seguida.

Referindo em primeiro lugar a Rig. 1 a estrutura aí representada é um sector de um conjunto de chumaceiras de casquilho tendo ranhuras e rasgos formados no mesmo, de modo a definir um alojamento 10 e uma pluralidade de almofadas de chumaceiras dispostas circunferencialmente 12 cada uma das quais é suportada por uma estrutura de suporte que inclui o alojamento um feixe 14 e uma secção de haste 16. A chumaceira definida pelas ranhuras e rasgos não é simétrica em torno da linha de centro circunferencial da almofada (Rig. 3, 13a). Consequentemente a chumaceira representada é uma chumaceira radial unidirecional isto é está adaptada para suportar radial mente um veio para rotação apenas numa direcção. Na concretização representada a chumaceira suporta o veio 5 apenas para rotação na direcção contrária aos ponteiros de relógio representada pela seta. Ror outro lado, se a chumaceira fosse simétrica em torno da linha de centro da almofada a mesma seria capaz de suportar o veio 5 para rotação quer no sentido dos ponteiros do relógio quer no sentido contrário aos ponteiros do relógio, isto é, a chumaceira seria bidirecional.

Cada almofada de chumaceira 12 inclui uma aresta diante^ ra 15 e uma aresta traseira 17. A aresta dianteira é definida como a primeira aresta que se aproxima de um ponto sobre a circunferência do veio quando ele continua a rodar. De modo similar a aresta traseira é definida como a aresta que se

216

35100/051

-22apróxima circunferencialmente mais tarde do mesmo ponto sobre o veio quando ele continua a rodar. Quando o veio 5 está a ro dar na direcção adequada o mesmo move-se sobre uma película fluida a partir da aresta dianteira através da almofada de chu maceira para fora da aresta traseira. A actuação óptima é obtida quando a secção de haste 16 que suporta a almofada de chu maceira 12 e portanto qualquer carga no ponto 16 a (Fig. 3) entre a linha de centro circunferencial 13a da almofada 12 e a aresta traseira 17 de preferência mais próxima de linha de centro 13a. 0 feixe 14 deve também ser rodado em torno de um ponto 14a que está localizado angularmente entre a aresta dian teira e aresta traseira de modo que como um resultado da defie xâo do feixe 14, a aresta traseira 17 deflecta para dentro. Como é evidente o grau de deflexão depende, entre outras coisas, da forma do feixe e do comprimento dos cortes ou rasgos formados na chumaceira.

Apesar de ser feita referência específica quer às chumaceiras de casquilho quer às chumaceiras de impulso para facilitar a compreensão deste invento alguns dos mesmos princípios da concepção de chumaceira aplicam-se indiferencialmente da forma específica da chumaceira a ser concebida. Por exemplo, ambos os tipos de chumaceira funcionam segundo o princípio da formação de uma cunha hidrodinâmica. Além do mais o eixo prin cipal tanto das chumaceiras de casquilho como das chumaceiras de impulso é o eixo central do esboço cilíndrico a partir do qual a chumaceira é formada. A linha de centro circunferencial da almofada é a linha que se prolonga radialmente passando através do centro geométrico da almofada e do eixo principal da chumaceira. Consequentemente se quer uma chumaceira de impulso quer uma chumaceira de casquilho, é simétrica em torno deste eixo de linha de dentro, isto é, o eixo principal, a chumaceira será bidirecional.

Existem diferenças significativas entre chumaceiras de impulso e chumaceiras de casquilho ou radiais. A diferença mais evidente é, como é evidente, a função do veio suportado e consequentemente a orientação e/ou a atitude dos suportes

216

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-23de almofada de chumaceira. Por exemplo enquanto que as chuma ceiras de casquilho suportam porções circunferenciais dos vei. os, as chumaceiras de impulso suportam um rebordo ou porções de extremidade axial dos veios. Outras diferenças provêm desta diferença fundamental. Por exemplo numa chumaceira radial ou de casquilho as almofadas na direcção da carga tomam ou suportam a carga; enquanto que numa chumaceira de impulso todas as almofadas normalmente compartilham a carga. Além disso uma chumaceira de casquilho tem geralmente uma cunha nela incluída devido a diferenças no veio e diâmetros de chumaceira; contrariamente não existe tal cunha incluída era chumaceiras de impulso. Adicionalmente, enquanto que uma chumaceira de cas quilho ou radial controla a estabilidade rotacional assim como a carga; uma chumaceira de impulso tipicamente, apenas suporta carga. Dever-se-à também compreender que a concepção das chumaceiras de casquilho particularmente as chumaceiras de casquilho hidrodinâmicas é substancialmente mais complicada do que a concepção das chumaceiras de impulso. Em parte isto é devido aos constrangimentos impostos pela necessidade de limitar o invólucro radial das chumaceiras de casquilho. Para acomodar estas diferenças de configuração das chumaceiras de impulso é naturalmente algo diferente do que a das chumaceiras de casquilho. No entanto como é evidente a partir desta descrição muitos dos princípios aqui indicados são aplicáveis a chumaceiras quer de impulso quer de casquilho.

Referindo agora a Fig. 2 e 3 ver-se-à que a almofada 12 está munida com uma face arqueada 13 que corresponde essencialmente ao raio ou arco do diâmetro exterior do veio que a almofada suportará (através da película fluida) e cada almofada é definida por arestas prolongando-se axialmente e prolongando-se radialmente. As arestas prolongando-se axialmente compreendem as arestas dianteira e traseira. 0 feixe é mostrado tanto numa posição estática (linhas contínuas) como numa posição deflectida (linha a tracejado) na Fig. 3. A cons trução básica da estrutura de suporte como representada na Fig. 1 é criada pela utilização de pequenos rasgos ou cortes

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-24através da parede. Tipicamente estes rasgos ou cortes radiais têm uma largura entre 0,0508 mm a 3,175 mm. 0 grau de deflexão pode ser variado pela variação de entre outras coisas do comprimento dos cortes. Cortes mais longos proporcionam um braço de momento mais longo que produz maior deflexão. Cortes mais curtos produzem feixes com menor flexibilidade e maior capacidade de suporte de carga. Ao seleccionar-se um comprimento de corte ou rasgo deve ser tomado cuidado para evitar ressonância.

Através da localização da extremidade do feixe 14, como mostrado, a deflexão para baixo em torno do ponto de ligação 16a resultará em movimento para dentro da aresta traseira 17 da almofada 12, movimento para diante da aresta dianteira 15 e um achatamento ligeiro da almofada 12, como visto nas linhas tracejadas da Fig. 9. Como resultado desta deflexão a folga entre a face de almofada 13 e a superfície exterior do veio 5 através do qual o fluido se escoa torna-se conformada em cunha para permitir o efeito de suporte hidrodinâmico bem conhecido. Idealmente a razão entre o espaço entre a aresta traseira e o Yeio versus o espaço entre a aresta dianteira e o veio encontra-se entre 1:2 a 1:5. Por outras palavras o es paçamento entre a aresta dianteira e o veio deve ser entre 2 a 5 vezes maior do que o espaçamento entre a aresta traseira e o veio. Para se obter este espaçamento ideal ou relação de cunha para qualquer aplicação específica, as variáveis de deflexão apropriadas incluindo o número, o tamanho a localização a forma e as características de material do elemento unitário devem ser seleccionados. Uma análise de elemento fi nito computorizada provou ser o meio mais eficaz de optimizar estas variáveis. A análise computadorizada é particularmente útil numa chumaceira tal como do tipo descrito acima que permite movimento em todas as seis direcções (seis graus de liberdade).

Referindo as Figs. 4 e 5 é mostrado um segundo exemplo representativo de uma chumaceira incluindo as características do presente invento na qual a chumaceira é formada com

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-25rasgos ou cortes e ranhuras para definir um invólucro de chu maceira 30 com uma almofada de chumaceira 32 que é suportada a partir do .invólucro por uma estrutura de suporte que inclui um feixe tendo um par de porções de feixe 34, 34a, 34b, que se prolongam substancialmente por uma linha simples afastada da almofada. Além disso a almofada pode ser cortada por baixo de modo que a mesma é suportada pelos feixes, apenas na superfície de suporte de almofada 34ps. Referindo a Rig. 5 ver-se-à que os feixes 34, 34a têm uma extremidade de feixe de haste conveniente como 36, 36a, que actua como um suporte em cantilever para o feixe.

Como é evidente da Rig. 4, a vista em perspectiva da Rig.

mostra apenas uma porção de almofada 32. A almofada completa está representada nas Rigs. 5A e 5B que mostram modificações possíveis da chumaceira, representadas na Rig. 4. Como é claro a partir dos desenhos a superfície de suporte de almofada 34ps está localizada mais próximo da aresta traseira 37 do que da aresta dianteria 35. Com esta construção a torção o feixe, como representado na Rig. 7, realiza-se-á na parte intermédia do feixe e criar-se-à a deflexão de torsão representada. De novo a flexibilidade principal desenvolve-se nos cortes peque nos ou ranhuras através de parede de invólucro de chumaceira. Estes cortes proporcionam à almofada de chumaceira seis graus de liberdade (isto é a almofada pode transladar-se nas direcções +X, -x, +y, -y, + z e -z assim como rodar em torno dos eixos X, Y e Z) e são concebidos para optimizar a formação de cunha hidrodinâmica. Se os cortes ou ranhuras fossem acabados antes de serem separados entre si para formar as porções de feixe 34a e 34b a almofada 32 seria suportada por uma membrana cilíndrica contínua 34m, como mostrado na Rig. 5A. A membrana actua como um amortecedor de fluido sobre o qual a almofada 32 é suportada. 0 acabamento dos cortes ocorreria no ponto A e no ponto B da Rig. 4. A flexibilidade da membrana combinada com o lubrificante fluido, proporciona meios para variar a acção de amortecimento e para isolar a almofada do invólucro. 0 amortecimento toma a forma de uma reserva de sal

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-26pico que apresenta características de amortecimento elevadas. Acontece com a chumaceira representada nas Figs. 1 a 3, a chu maceira representada nas Figs. 4 a 7 não é simétrica em torno da linha de centro da almofada e por consequência é uma chuma ceira unidirecional. Consequentemente a chumaceira tem uma aresta dianteira 35 que deflecte para fora e uma aresta trasey ra 37 que deflecte para dentro para formar uma cunha . De novo a relação de aresta (relação do espaçamento entre a aresta traseira e o veio e o espaçamento entre a aresta dianteira e o veio) estaria entre 1:2 a 1:5. Além disso a localização do centro de acção da carga que é principalmente determinada pela localização da porção de suporte de almofada 34ps do feixe 34 em relação à almofada devia de novo estar entre o centro circunferencial da face de almofada e da aresta traseira de preferência mais perto do centro circunferencial da face de almofada.

Como mostrado na Fig. 5B, o feixe pode ser definido mais simplesmente do que mostrado na Fig. 5 prolongando simpiesmen te os cortes ou rasgos para baixo a partir dos pontos A e B.

Referindo a Fig. 8 é mostrado um terceiro exemplo representativo de uma chumaceira incorporando características do presente invento. Neste exemplo são proporcionados rasgos ou cortes para criar um feixe na estrutura de suporte de feixe. Especificamente a chumaceira é formada com ranhuras e rasgos ou cortes para definir uma almofada 40 que é suportada a par tir do invólucro por feixes 42 e 44. A almofada está ligada aos feixes pelas hastes de suporte 40a e 40b. A fixação de feixe ao invólucro encontra-se nas hastes de suporte 46 e 48. De novo a chumaceira consiste nos cortes finos ou rasgos mos trados, cortados através da parede de chumaceira. 0 corte ou rasgo 60 por debaixo da superfície de almofada introduz flexibilidade adicional, de modo que em carga a almofada muda de forma para formar uma película de ar para a introdução do lubrificante. Assim como um resultado do feixe sobre o supor te de dois pontos de feixe a almofada actua como uma membrana tipo mola.

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-27A Fig. 10Α mostra a forma deflectida da almofada 40 em carga. Como mostrado nos desenhos (exagerados) a almofada po de ser formada e suportada de modo a deflectir para uma forma de película de ar em carga. A película de ar melhora o rendimento dramaticamente. Como é evidente dos desenhos a almofada é capaz de sofrer deslocamento nas direcções x, y e z bem como rotação em torno dos eixos x, y e z isto é a almofada tem seis graus de liberdade. De novo a estrutura permite a formação de cunha hidrodinâmica óptima.

Referindo a Fig. 9 é mostrado a deflexão inerente local da face de almofada 50 onde a almofada se achata em carga. Es tas deflexões são combinadas com a deflexão da estrutura de suporte mostrada nas Figs. 3 e 10 mas são de uma grandeza pequena. 0 resultado líquido é a forma mostrada nas Figs. 3 e 10 mas com uma curvatura de face que foi achatada diminutamen te.

As Figs. 31 e 31A representam um outro exemplo de uma chu maceira de casquilho de acordo com o presente invento. As cons trução de chumaceira representada nas Figs. 31 e 31A difere das construções de chumaceira de casquilho descritas anterior mente porque a chumaceira é bidirecional isto é a chumaceira é capaz de suportar um veio para rotação quer no sentido dos ponteiros do relógio quer no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio como se vê na Fig. 31. A chumaceira é bidirecional porque as almofadas são simétricas em torno das suas linhas de centro que são definidas como a linha prolongando-se radialmente passando através do eixo principal da chumace^ ra 606 e o centro geométrico da almofada. Como as chumaceiras de casquilho descritas anteriormente a chumaceira das Figs.

e 31A é formada por uma pluralidade de rasgos finos radiais e circunferenciais para definir uma pluralidade de almofadas de chumaceiras espaçadas circunferencialmente 632.

A estrutura de suporte para cada uma das almofadas de chumaceira 632 é algo similar à estrutura de suporte para a chumaceira de casquilho representada na Fig. 8. Em particular cada almofada de chumaceira 632 é suportada por uma es69 216

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-28trutura de suporte de feixe em duas superfícies de suporte de almofada 632ps. A rede de feixe ligada às almofadas de chumaceira em cada superfície de suporte de almofada 632ps é idêntica permitindo a construção simétrica da chumaceira o que tor na a chumaceira bidirecional. Para fins de simplificação desta descrição apenas a rede de feixes que suporta a chumaceira numa superfície de suporte de almofad será descrito uma vez que a outra superfície de suporte de almofada é suportada de uma maneira idêntica. Assim como mostrado na Fig. 31 um primeiro feixe 640 prolongando-se generica e radialmente está ligado à almofada de chumaceira 632 na superfície de suporte de almofada 632ps. Um segundo feixe 642 genericamente circun ferencial é ligado à extremidade radialmente mais exterior do feixe 640, Um terceiro feixe 644 genericamente radial pro longa-se radialmente para dentro a partir do feixe 642. Um quanto feixe 646 genericamente circunferencial prolonga-se a partir da porção radialmente mais interior do feixe 644. Um quinto feixe 648 genericamente radial prolonga-se radialmente para fora a partir de um feixe 644 para a porção de invólucro da estrutura de suporte. Sumariamente cada almofada de chumaceira 632 e a chumaceira representada na Fig. 31 é suportada por dez feixes no invólucro de chumaceira. Adicionalmente como descrito abaixo através da formação de ranhuras espaçadas circunferencialmente que se prolongam radialmente ou ranhuras circunferenciais prolongando-se continuamente na porção de invólucro da estrutura de suporte a porção de invólucro da es trutura de suporte pode ser concebida para actuar como uma pluralidade de feixes ou membranas. Dever-se-á também notar que como a chumaceira da Fig. 8 o corte ou rasgo formado por baixo da superfície da almofada introduz flexibilidade adicional de modo que em carga, a almofada muda de forma para formar uma película de ar para a introdução do lubrificante. Assim com um resultado do feixe no suporte de dois pontos de feixe, a almofada actua como uma membrana tipo mola.

A Fig. 31A é um corte transversal radial da Fig. 31 mos trando o terceiro feixe 644, a almofada de chumaceira 632 e

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-29o invólucro.

As Figs. 32, 32A e 32B representam uma outra construção de chumaceira de casquilho de acordo com o presente invento. Esta construção de chumaceira difere das construções de chumaceira descritas anteriormente em que as almofadas de chumaceira e a estrutura de suporte são definidas por ranhuras relativamente grandes e aberturas formadas num esboço cilíndrico. Normalmente este tipo de construção devia ser formado por fresagem do esboço, em vez de por maquinagem por descarga eléctrica ou outra técnica similar, para formar ranhuras pequenas como com as concretizações descritas anteriormente. Uma vantagem da construção de chumaceira representada na Fig. 32 é que nas aplicações requerendo chumaceiras extremamente pequenas e mais fácil formar precisamente cortes e aberturas proporcionalmente maiores requeridas para formarem as chumaceiras do topo representado nas Figs. 32, 32A e 32B quando comparadas com os cortes e aberturas proporcionalmente mais pequenas requeridos pela construção de por exemplo as Figs. 1 4 e 8. Além disso ranhuras ou aberturas maiores são generica mente mais fáceis de moldar ou de extrudir. As chumaceiras formadas por cortes maiores encontram também utilização em aplicações requerendo chumaceiras extremamente grandes com estruturas de suporte de almofada de chumaceira, rigidas.

As almofadas de chumaceira mostradas na Fig. 32 são simétricas em torno das suas linhas de centro 706A. Portanto a chumaceira é bidirecional. Além disso como mostrado melhor na vista em perspectiva da Fig. 32B a chumaceira tem uma secção transversal contínua com aberturas não ocultas. Portanto e fa cilmente extrudível e facilmente moldável. Naturalmente a estrutura de suporte pode ser alterada proporcionando descontinuidades no corte transversal por exemplo proporcionando ranhuras circunferenciais prolongando-se radialmente ou abertu ras prolongando-se radialmente, dispostas não simetricamente, para alterar a estrutura de suporte e assim alterar as caraç terísticas de achado. 0 eixo principal de chumaceira é 706.

Como mostrado na Fig. 32 a chumaceira inclui uma plura69 216

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-30lidade de almofadas de chumaceira espaçadas circunferencialmente 732. Cada almofada de chumaceira 732 é suportada por uma estrutura de suporte que inclui um par de feixes genericamente radiais 740, ligados a almofada de chumaceira 732 nu ma superfície de suporte de almofada. Um segundo feixe 742 genericamente prolongando-se circunferencialmente suporta ca da um dos feixes 740. Os feixes 742 são ligados ao invólucro ou a haste de suporte 744 de um modo tipo cantilever. Neste chumaceira os feixes 740 podem ser olhados como uma estrutura de suporte principal. Os feixes 742 podem ser olhados como uma estrutura de suporte secundária; e os feixes 744 podem ser olhados como uma estrutura de suporte terciária.

Os segundos feixes 742 mostrados na Pig. 32 sâo definidos pela formação de uma pluralidade de ranhuras circunferenciais 750 prolongando-se axialmente no alojamento da estrutura de suporte. Para manter a simétria da chumaceira bidirecional es tas ranhuras estão espaçadas circunferencialmente em torno das linhas de centro da almofada 706A de uma maneira idêntica ao espaçamento circunferencial das almofadas de chumaceira 732. Naturalmente ranhuras radiais espaçadas circunferencial mente similares podem ser proporcionadas em qualquer das cons truções de chumaceiras anteriores por exemplo como acima notado tais ranhuras podem ser formadas na periferia da constru ção de chumaceira representada nas Figs. 31 e 31A para propor cionar um suporte adicional tipo feixe. A Pig. 32A é um corte transversal de uma porção da chumaceira representada na Pig. 32. Neste corte transversal a almofada de chumaceira 732 e o primeiro feixe 740 são visíveis.

A Pig. 32B é uma vista em perspectiva da chumaceira da Pig. 32. Dever-se-à notar que apesar das porções periféricas circunferenciais e cilíndricas da chumaceira estarem representadas de um modo algo segmentado para enfatizar a curvatura, estas superfícies curvas estão de facto continuamente curvadas.

A Pig. 33 representa uma construção de chumaceira de cas quilho de acordo com o presente invento. Como a chumaceira da

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-31Fig. 32 a chumaceira da Fig. 33 é formada por furos e ranhuras proporcionalmente pargos. Em particular uma pluralidade de ranhuras prolongando-se circunferencialmente e igualmente espaçadas radialmente definem uma pluralidade de almofadas de chumaceiras espaçadas circunferencialmente 832. As almofa das de chumaceira 832 sao adicionalmente definidas por um par de ranhuras circunferenciais prolongando-se axialmente que se prolongam simetricamente a partir de faces planas do esboço cilíndrico e são melhor vistas nas Figs. 33B e 330 nas quais as ranhuras estão indicadas pelos números de referência 834 e 835. A estrutura de suporte de chumaceira é definida peias configurações estruturais acima mencionadas e por uma pluralidade de orifícios 838 pouco profundos dispostos simetricamente e espaçados circunferencialmente e uma pluralidade de orifícios 837 profundos dispostos simetricamente e espaça dos circunferencialmente. Devido à presença dos orifícios escondidos 837, 838, a construção de chumaceira da Fig. 33 não é estrusável e não é moldável num molde único de duas peças, isto é, facilmente moldável.

Como se vê melhor na Fig. 34A os orifícios profundos 837 interceptam as ranhuras axiais 836 de modo a definir estrutu ras de suporte para cada almofada de chumaceira. A estrutura de suporte é a adicionalmente definida por uma ranhura circun ferencial 839 prolongando-se a partir da periferia exterior do esboço cilíndrico.

Com referência às Figs. 33 e 33C compreender-se-á que a previsão dos elementos estruturais como explicado acima proporciona uma estrutura de suporte para a almofada de chumacei ra 832 que inclui um feixe 840 que suporta directamente a almofada, isto é, uma estrutura de suporte principal. Dois feixes contínuos 882, isto é, uma estrutura de suporte terciária e uma estrutura de suporte secundária compreendendo uma pluralidade de feixes definidos em parte pelos orifícios 837 e 838 que ligam o feixe 840 aos feixes contínuos 882.

Devido à estrutura de suporte da chumaceira, representa da nas Figs. 33 a 33C, ser não simétrica em torno da linha de

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-32centro de almofada 806A prolongando-se do eixo principal 806, a mesma é unidirecional. Adicionalmente, como a chumaceira da Fig. 32, esta chumaceira é particularmente bem adequada para aplicações requerendo chumaceiras extremamente pequenas, uma vez que as ranhuras e orifícios proporcionalraente mais largos que definem esta chumaceira e a sua estrutura de suporte são mais facilmente fabricados.

As Figs. 34 e 34A-34D representam uma outra construção de chumaceiras de casquilho de acordo com o presente invento. A construção de chumaceira da Fig. 34 é similar a da Fig. 33 na medida em que as almofadas de chumaceira e as suas estruturas de suporte são definidos por ranhuras e orifícios proporcionalmente largos como mostrados nos desenhos. A estrutu ra de suporte para as almofadas de chumaceira 932 é como a estrutura de suporte para as almofadas de chumaceira 832. Par ticularmente enquanto as estruturas de suporte para cada uma das almofadas de chumaceira 932 é idêntica à estrutura de suporte, não é simétrica em relação a cada almofada de chumacei, ra portanto a chumaceira representada na Fig. 34 é unidirecio nal. Além disso, devido à estrutura de suporte incluir abertu ras ocultas, a chumaceira não é quer estrusável quer moldável num molde simples de duas peças.

Como mostrado nos desenhos a estrutura de suporte de chu maceira inclui uma estrutura de suporte primária compreendendo um par de membros tipo feixe 940, que são ligados às almofadas de chumaceira 932 e em parte definidos pelas aberturas 942 dispostas simétricamente. Uma ranhura circunferencial pro funda formada na pariferia exterior da chumaceira define uma estrutura de suporte terciária que compreende um par de elementos contínuos tipo feixe 982. Uma estrutura de suporte se cundária que compreende um feixe, um encadeamento de membranas 960 para ligar os feixes 940 aos feixes contínuos 982 é definida pela previsão de uma pluralidade de orifícios largos dispostos simetricamente 944. A previsão de orifícios menores dispostos simetricamente 946 e a provi3ão de orifícios pequenos dispostos não simetricamente 948. Em virtude da previsão

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-33dos orifícios 948 dispostos não simetricamente a estrutura de suporte é mais flexível e assim é pressionada na direcção daqueles orifícios.

As Pigs. 15-18 representam uma chumaceira de impulso hidrodinâmica unitária de acordo com o presente invento. Como notado anteriormente as chumaceiras de impulso de acordo com o presente invento incluem algumas das mesmas configurações do que as chumaceiras de casquilho de acordo com o invento.

Por exemplo como as chumaceiras de casquilho, as chumaceiras de impulso do presente invento têm um eixo maior definido com o eixo central do esboço a partir do qual a chumaceira é formada. As almofadas de chumaceira tem também uma linha de centro circunferencial prolongando-se radialmente a partir do eixo maior através do centro geométrico da almofada. Quando a chumaceira de impulso é simétrica em torno da sua linha de centro circunferencial a mesma é bidirecional, quando a chumaceira não é simétrica em torno da sua linha de centro circunferencial a mesm é unidirecional, portanto por natureza das suas diferentes funções as chumaceiras de impulso têm uma configuração ligeiramente diferente. Por exemplo a chumaceira de impulso mostrada nas Pigs. 15-16 inclui uma pluralidade de almofadas de chumaceira 132 de configuração substancialraente idêntica. A Pig. 18 mostra a linha circunferencial de divisão CDL e a linha radial de divisão PDL da almofada de chumaceira 132. As superfícies de almofada de chumaceira das almofadas de chumaceira 132 ficam num plano que é sensivelmente transver sal em relação ao eixo do veio a ser suportado e do eixo mai. or da chumaceira. Evidentemente quando as superfícies de almofada são deflectidas por acção da carga ou se se deseja que a chumaceira seja ligeiramente inclinada de modo a contactar o veio no estado instalado ou estático a superfície das almo fadas de chumaceira pode ser algo não planas e algo inclinadas em relação ao eixo maior ou ao eixo do veio a ser suportado.

Uma consideração particularmente importante na concessão de chumaceiras de impulso do presente invento e a prevenção de fuga de fluído. Numa larga medida este objectivo é conse69 216

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-34guido, concebendo as estruturas de suporte de modo que sob a acção da carga a aresta interior da chumaceira das almofadas de chumaceira deflecta para baixo (como visto na Fig. 16) e a aresta exterior deflecta para cima. Todas as chumaceiras de impulso aqui descritas são concebidas deste modo. Por exem pio na chumaceira mostrada na Fig. 16 o feixe 134 está ligado a chumaceira 132 e a superfície de suporte de almofada 134ps que está mais próxima da aresta exterior da almofada de chumaceira do que está em relação à aresta interior da almofada de chumaceira. Assim a superfície de suporte de almofada 134ps está localizada radialmente para fora da linha radial de divisão RDL mostrada na Fig. 18. Portanto a chumacei ra está concebida de modo que, em carga a aresta interior da chumaceira deflita para baixo. Em funcionamento, a deflexão para baixo da aresta interior da almofada de chumaceira corresponde à deflexão em afastamento do veio suportado e a deflexão para cima da aresta exterior de almofada de chumacei ra corresponde à deflexão na direcção do veio. A orientação deflectida da almofada de chumaceira enibe significativamente a perda de fluido que doutro modo ocorre como um resultado da acção de forças centrífugas sobre o fluido.

A perda de fluido hidrodinâmico pode ser adicionalmente reduzida suportando a almofada de chumaceira de modo que sob a acção da carga a almofada de chumaceira deforma-se para formar uma bolsa retentora de lubrificante. Genericamente tal suporte é conseguido quando a almofada de chumaceira é suportada por uma pluralidade de feixes espaçados radial ou circunferencialmente e a região entre os feixes não está directamente suportada de modo que a região central não suportada da almofada tenderá para se deformar para fora de modo a formar um canal de retenção de fluído. A Fig. 29 que é explicada abaixo representa um exemplo de uma chumaceira tendo os necessários feixes, espaçados radialmente na mesma. Una bolsa maior é obtida quando os feixes estão espaçados adicio nalmente entre si. De uma maneira similar pode ser formado um canal numa chumaceira de casquilho proporcionando suportes

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-35de feixe espaçados axial ou circunferencialmente e uma região não suportada entre os feixes.

Como mostrado melhor nas Figs. 15 e 16 cada almofada de chumaceira tem um chanfro ou uma aresta bizelada 132B à volta de toda a sua periferia. 0 fim do chamfro é reduzir a entrada ou a saída de perdas de lubrificante.

Cada uma das almofadas de chumaceira 132 é suportada pela porção primária de suporte que na concretização representada compreende um membro de suporte tipo feixe 134, suportan do a almofada, e uma superfície de suporte de almofada de chumaceira 134ps. Cada feixe 134 é por sua vez suportado por uma porção secundária de suporte tal como um feixe ou membrana 136 suportado por feixe. 0 feixe ou membrana 136 é por sua vez suportado por um membro terciário de suporte tal como um par de pernas tipo feixe 138A, 138B.

Proporcionando orifícios ou aberturas 142 na porção de feixe ou membrana 136, a membrana contínua 136 torna-se um conjunto de feixes 136. Naturalmente se orifícios ou aberturas 142 não estão previstos na membrana 136, a membrana funciona como uma membrana contínua. Alternativamente a perna interior tipo feixe 138a pode ser substituída por feixes cur tos tipo haste ou mesmo eliminada para definir um suporte terciária de modo que o suporte secundário é suportado de um modo em cantilever. Finalmente devido aos orifícios e aberturas estarem dispostos simetricamente em relação ao eixo mai or a chumaceira é simétrica em torno do eixo maior e é por isso bidirecional.

Como mostrado nas Figs. 15, 17 e 18 os orifícios ou aber turas 142 que dividem a membrana contínua em feixes separados sao redondos. A utilização de aberturas redondas facilita o fabrico do prototipo de chumaceira porque as aberturas circulares podem ser facilmente perfuradas no material de chumacei, ra. Isto é verdade para todas as chumaceiras aqui descritas. Uma vez que tais aberturas circulares são proporcionadas pode também ser vantagoso prolongar as aberturas para além do membro de feixe ou membrana 136 para a porção inferior das almo69 216

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-36fadas de chumaceira 132 de modo a definir membros tipo feixe 134. E por isso que na Fig. 15 a secção transversal da super fície de suporte de chumaceira 134ps e consequentemente as paredes laterais do feixe 134 têm uma aparência arqueada.

Apesar da forma dos membros de feixe poder ser ditado por conveniência de fabrico a forma também afecta a actuação das chumaceiras individuais. Assim apesar da forma específica aqui descritas incluindo a chumaceira 15-18 é principalmente atribuível à facilidade de fabrico de um prototipo, verificou-se também que proporciona excelentes resultados para uma aplicação específica. Quaisquer alterações na forma influenciariam evidentemente as caracteristicas de actuação da chumaceira alterando por exemplo as caracteristicas de dobra gem ou torção dos feixes que suportam a almofada de chumace.! ra. Assim enquanto que outras formas dos feixes, almofadas e membranas estão certamente incluídas, quer a facilidade de fabrico quer o efeito da almofada de chumaceira ou forma da membrana na actuação da chumaceira deve ser considerada.

Exemplo de outras formas de chumaceira de impulso são mostradas nas Figs. 21-30 e 38-39. A diferença entre estas chumaceiras e a construção de chumaceira mostrada nas Figs. 15-18 reside principalmente em construções diferentes da por ção primária de suporte da porção secundária de suporte e da porção terciária de suporte.

Uma outra forma de chumaceira está representada.nas Figs 21-24. Uma vista de topo da chumaceira é mostrada na Fig. 21; um corte transversal da chumaceira é mostrado na Fig. 22; uma vista de fundo da chumaceira é mostrada na Fig. 23 e uma vista em perspectiva da chumaceira é mostrada na Fig. 24. A chumaceira mostrada nas Figs. 21-24 é similar à chumaceira das Figs. 15-18 com duas excepções apreciáveis. Primeiro a chumaceira das Figs. 21-24 inclui um feixe de suporte angulado ou inclinado 134A em vez de um feixe de suporte vertical como na Fig. 15. Segundo a chumaceira inclui orifícios adicionais 144 que se prolongam através do feixe de suporte 136 para formarem uma abertura cilíndrica através do feixe inclinado ou an69 216

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-37gulado 134 de modo a formar aberturas elípticas no feixe de suporte. As aberturas elípticas dividem o feixe num par de ligamentos complexos cuja forma pode ser apreciada em referência à vista em perspectiva da Fig. 24. A previsão das aberturas 144 e divisão consequentemerte dos feixes inclinados ou angulados 134A em ligamentos complexos aumenta signi. ficativamente a flexibilidade da estrutura de suporte da chumaceira mostrada nas Figs. 21-24 quando comparada às chu maceiras mostradas nas Figs. 15-18. Assim as almofadas 132 da chumaceira das Figs. 21-24 deflectem para formar uma cunha hidrodinâmica em resposta a uma carga mais ligeira do que as almofadas 132 da chumaceira mostrada nas Figs. 15-18. Segue-se que a chumaceira mostrada nas Figs. 21-24 é melhor adequada para suporte de cargas ligeiras e a chumaceira mostrada nas Figs. 15-18 é melhor adequada para suportar cargas mais pesadas. Adicionalmente a precisão de feixes de suporte angulados ou inclinados tal como o feixe 134A com ou sem aberturas para dividir o feixe em ligamentos complexos aumenta a flexibilidade da almofada na direcção vertical, desde que uma carga aplicada verticalmente crie um momento que tende a provocar a deflexão de feixe para o centro ou diâmetro interi or da chumaceira e assim eliminar a fuga centrífuga do lubrificante fluído.

A Fig. 23A mostra uma vista de fundo de uma chumaceira do tipo mostrado nas Figs. 21-24 em que são formados orifícios adicionais 146 na membrana ou feixe de suporte 136, para aumentar ainda mais a flexibilidade do feixe ou membrana 136. Como representado na Fig. 23A os orifícios 146 são formados assimetricamente em relação a cada segmento de chumaceira. A previsão destes orifícios num tal modo assimétrico, tem como resultado numa chumaceira na qual as almofadas tendem a deflectir mais facilmente numa direcção do que na outra direcção. Por outras palavras, as almofadas de chumaceira são pres sionadas numa direcção pela previsão de aberturas assimétricas na estrutura de suporte. Naturalmente tais aberturas dispostas assimetricamente podem ser proporcionadas em qualquer

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-38das construções de chumaceira do presente invento em que tal é desejado para pressionar as almofadas de chumaceira numa direcção. Pode ser mesmo desejável proporcionar aberturas dis postas assimetricamente ou orifícios de modo que apenas as almofadas de chumaceira seleccionadas são pressionadas.

A Fig. 25 é uma vista em corte transversal de uma outra chumaceira de acordo com o presente invento, he acordo com es ta construção a almofada de chumaceira 132 é suportada por uma haste de suporte de almofada 134S que é por sua vez supor tada numa porção de feixe orientada horizontalmente 134H, que é por sua vez suportada numa porção de feixe inversamente angulada 1341. Noutros aspectos a construção é similar a das chumaceiras anteriormente descritas. Devido a esta construção a chumaceira tem uma maior flexibilidade numa direcção mas é extremamente rígida na direcção oposta.

Uma construção similar está representada na Fig. 26. A diferença entre a chumaceira representada na Fig. 26 e a chumaceira representada na Fig. 25 é que a chumaceira representada na Fig. 26 utiliza uma porção de feixe vertical 134V, em vez de uma porção de feixe inversamente angulada 1341. As chumaceiras são similares em todos os outros aspectos. A ausência de um feixe angulado na chumaceira da Fig. 26 tende a dar à chumaceira maior rigidez na direcção vertical. As Figs. 27-28 representam uma outra concretização da construção de chumaceira do presente invento.

Como mostrado nos desenhos esta chumaceira inclui uma pluralidade de almofadas de chumaceira 321-326 (mostrada a tracejado na Fig. 28). Cada uma das almofadas de chumaceira 321-326 são suportadas numa superfície de suporte de almofada 342 de uma estrutura de suporte de chumaceira. A estrutura de suporte de chumaceira inclui uma porção principal composta por um par de colunas encaixadas suportadas numa porção de suporte secundária que inclui uma membrana periférica de divisão que é suportada numa porção de suporte terciária que inclui um par de feixes periféricos 382. Os feixes periféricos 380 e 382 são similares aos das construções -descritas

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-39anteriormente. A membrana 360 difere da membrana das constru çOes descritas anteriormente, uma vez que a membrana 360 é radialmente dividida pela ranhura formada no fundo da estrutura de suporte de chumaceira que form as colunas encaixadas.

A coluna interior é invertida em relação à coluna exterior de modo que as linhas de centro médias das colunas fundem-se num ponto 350 acima da superfície de suporte da almofada 342 e têm uma secção transversal que parede similar a um V inver tido. Uma vez que as linhas de centro das colunas se interceptam no ponto 350, acima da superfície de almofada, a estrutura de suporte principal suporta a almofada de chumaceira para articulação em torno de um ponto acima da superfície de almofada. Isto assegura deflexão adequada.

0s feixes 346 e 344 que suportam a almofada de chumaceira podem estar angulados um para outro com o mesmo ângulo, angulados um para o outro com diferentes ângulos, um feixe angulado e um feixe não angulado, e angulados na mesma direcção. Evidentemente variaçOes no grau de angulaçâo dos feixes na estrutura de suporte principal tem impacto nas características de deflexão da chumaceira.

Uma pluralidade de orifícios ou aberturas 420 dispostos simetricamente em tomo da estrutura de suporte de chumaceira dividem a coluna encaixada ou estrutura em V invertido, numa pluralidade de feixes de suporte 344, 346 e dividem o vértice das colunas encaixadas, de modo a definirem superfícies de suporte de almofada 342. Assim, por exemplo a almofada de chu maceira 321 é suportada numa superfície de suporte de almofada 342 por um par de feixes de suporte complexos 344 e 346 que afunilam um para o outro e que têm uma configuração geométrica complexa definida pelas aberturas que se prolongam cilindri. camente passando através da secção de coluna encaixada. Como se vê melhor na i'ig. 27 as linhas de centro dos feixes 244 e 346 interceptam-se num ponto 350, acima da superfície de almo fada, para assegurarem suporte articulado adequado. Os feixes individuais 344 e 346 são suportados numa membrana periférica 360 que é dividica pela ranhura que define as colunas. A mem69 216

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-40brana é suportada por feixes periféricos 380 382. Naturalmen te, como explicado acima, os feixes periféricos 380, 382 e a membrana periférica 360 podem ser divididos circunferencialmente para definirem suportes de feixes individuais.

Sao possíveis numerosas modificações nas estruturas de suporte de chumaceira. Por exemplo a deflexão de suporte pode ser modificada, alterando o ângulo dos feixes, mudando a localização dos orifícios ou aberturas que definem as pernas, variando o comprimento de qualquer dos feixes ou membranas e alterando a largura ou espessura de qualquer dos feixes ou membrana. Para representar um certo número destas possibilidades, as Figs. 27 e 28 representam uma estrutura de suporte diferente para cada uma das almofadas de chumaceira 321-326. Dever-se-á compreender que estas várias estruturas de suporte são mostradas numa única chumaceira para fins de represen tação do presente invento. Em utilização normal cada uma das almofadas de chumaceira 321-326 teriam uma estrutura de supor te similar se bem que não necessariamente idêntica para assegurar uma actuação uniforme.

A estrutura de suporte para a almofada de chumaceira 322 difere da almofada de chumaceira 321, em virtude de se prever um orifício ou abertura 422, que se prolonga através do feixe 346, de modo a dividir o feixe 346 numa pluralidade de feixes ou subfeixes 346A e 346B. Se, como a abertura 422, o diâmetro é posicionamento da abertura é tal que o feixe fica completamente separado, o feixe é dividido em feixes separados. Por outro lado, se a abertura apenas separa parcialmente o feixe (por exemplo a abertura 423) o feixe é dividido em subfeixes. Como mostrado na Fig. 27 a abertura 422 forma uma abertura eliptica no lado do feixe 346 de modo que, como se vê na Fig. 27, o feixe radialmente exterior 344 é visível. Em virtude desta construção a almofada 322 é suportada por três ligamen tos ou feixes angulados 344, 346(a) e 346(b).

A almofada de chumaceira é suportada por quatro feixçs ou ligamentos angulados 344(a), 344(b), 346(a) e 346(b). Esta estrutura é conseguida proporcionando um orifício ou aber

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-41tura 423 que se prolonga através tanto do feixe 344 como do feixe 346 e dividido a superfície de suporte de almofada 342 em duas secções.

Dever-se-á notar que em relaçao a todas as modificações explicadas aqui, o tamanho das aberturas deverá ser seleccio nado com base no grau no qual os feixes 344 e 346 serão divi didos em feixes separados. Nas mesmas circunstâncias pode ser desejável separar completamente as secções de feixe, caso em que uma abertura mais larga deveria ser usada. Noutras circunstâncias tais como as representadas em relação ao supor te da almofada de chumaceira 323 é desejável subdividir o fei. xe no mesmo ponto ao longo da parede lateral do feixe. Dever-se-á também notar que apesar dos desenhos apenas mostrarem a previsão de uma abertura para a estrutura de suporte de almofada de chumaceira para dividir os feixes 344 e 346, é possível que duas ou mais aberturas similares às aberturas 422-426 mostradas na Fig. 28, podiam ser proporcionadas de modo a dividirem os feixes 344, 346 em três ou mais feixes ou subfeixes. Como sempre a determinação do tipo de suporte a ser empregue depende das características de actuação desejadas. Genericamente, dividindo os feixes em feixes separados de sub feixes torna-se a estrutura de suporte mais flexível. Fazendo a estrutura de suporte mais flexível numa direcção, como para a estrutura de suporte das almofadas de chumaceira 322, 324 e 326, as almofadas de chumaceiras são pressionadas numa direcção predeterminada.

A estrutura de suporte das almofadas de chumaceira 324, é similar à da almofada de chumaceira 322 excepto que a abertura 424 se prolonga através do feixe de suporte exterior 344 em vez do feixe de suporte interior 346. Assim, como para a almofada de chumaceira 322, à almofada de chumaceira 324 é suportada por três pernas anguladas.

A estrutura de suporte para a almofada de chumaceira 325 é similar à da almofada de chumaceira 321 excepto que uma abertura 425 é proporcionada através do feixe periférico exterior 380.e membrana periférica 360, numa posição não simétri69 216

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-42ca. Assim a almofada de chumaceira 325 é pressionada numa direcção predeterminada, isto é, na direcção da maior flexibiH dade provocada pela previsão de uma abertura 425.

A estrutura de suporte para a almofada 326 é similar à das almofadas de chumaceira 322 excepto que, a abertura 426 que divide o feixe 346 é proporcionada de uma maneira assimétrica, de modo a pressionar a almofada de chumaceira 326 na direcção de maior flexibilidade, isto é, na direcção do feixe mais pequeno e mais flexível.

Naturalmente, qual quer combinação das estruturas de suporte representadas nas Figs. 27, 28 pode ser empregue para conseguir as características de rendimento desejadas.

As Figs. 29-30 representam uma outra concretização da chu maceira do presente invento. Como mostrado nos desenhos, esta chumaceira inclui uma pluralidade de almofadas de chumaceira 521-526 (localização mostrada a tracejado na Fig. 30). Cada uma das almofadas de chumaceira 521-526 é unitária com uma estrutura de suporte de almofada de chumaceira e suportada sobre ela. Genericamente a estrutura de suporte de almofada de chumaceira inclui, pelo menos, uma estrutura de suporte primária incluindo um feixe de suporte circunferencial interior 546 e um feixe de suporte circunferencial exterior 544, incluindo uma porção de suporte secundária uma membrana periférica inte. rior 262 e incluindo uma porção de suporte terciária uma membrana periférica exterior 364 e um feixe de suporte periférico interior 382 e o feixe de suporte periférico exterior 380, Como se mostra melhor na Fig. 29, os feixes de suporte circun ferenciais 544, 546 são definidos, em parte, por um canal cir cunferencial profundo prolongando-se a partir do fundo da chu maceira para a almofada de chumaceira. 0s feixes de suporte são adicionalmente definidos por uma pluralidade de orifícios ou aberturas 620 dispostos simetricamente em torno da estrutura de suporte de almofada de chumaceira que separa os feixes 544, 546 dos feixes adjacentes. Assim, por exemplo, a almofada de chumaceira 521 é suportada num par de feixes 544, 546 feixes que têm paredes laterais arqueadas. Como mencionado

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-43anteriormente a estrutura de suporte de feixe inclui também membranas 364, 362 e feixes periféricos 380, 382.

São possíveis numerosas modificações na estrutura de su porte de chumaceira. Para representar um certo número destas possibilidades as Figs. 29 e 30 representam uma estrutura de suporte diferente para cada uma das almofadas de chumaceira 521-526. Como nas concretizações descritas anteriormente das Figs. 27-28 estas estruturas de suporte sao mostradas numa única chumaceira para fins de representação do presente inven to. Em utilização normal cada uma das almofadas de chumaceira 521-526 deviam ter uma estrutura de suporte similar, embora não necessariamente idêntica, para assegurar uma actuaçâo uni forme.

A estrutura de suporte para a almofada de chumaceira 522 difere das almofadas de chumaceira 521 em virtude de ser previsto um orifício ou abertura 622 que se prolonga através do feixe circunferencial interior 546, de modo a dividir o feixe 546 numa pluralidade de feixes 546a e 546b. Em virtude desta construção a almofada 522 é suportada por três feixes ou ligamentos que se prolongam verticalmente 544, 546a e 546b.

A almofada de chumaceira 523 é suportada por quatro feixes ou ligamentos que se prolongam verticalmente 544a, 544b, 546a e 546b. Esta estrutura é conseguida proporcionando um orifício ou abertura 623 que se prolonga através tanto do fel, xe 544 como do feixe 546. Os feixes mais finos que resultam desta modificação terão naturalmente maior flexibilidade do que a estrutura de suporte para as almofadas de chumaceira 522 e 521.

A almofada de chumaceira 524 é suportada por cinco feixes ou ligamentos prolongando-se verticalmente, relativamente finos. Esta estrutura é conseguida proporcionando um orifício ou abertura 624 para dividir o feixe anterior 546 em dois feixes e proporcionando dois orifícios 624 para dividir o feixe exterior 544 em três feixes.

A estrutura de suporte para a almofada de chumaceira 525 é similar à da almofada de chumaceira 522 excepto que uma a69 216

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-44bertura adicional 635 assimétrica divide o feixe exterior 544 em dois feixes. Em virtude da divisão assimétrica do feixe ex terior 544 a almofada de chumaceira é pressionada na direcção da maior flexibilidade.

A estrutura de suporte da almofada de chumaceira 526 é similar à da almofada de chumaceira 522 excepto que o feixe exterior 544 é dividido em vez do feixe interior 546. Adicionalmente a abertura 626 é algo mais larga do que a abertura 622, de modo que é formada uma ranhura na periferia exterior do feixe interior 546 de modo a tornar o feixe 546 algo mais flexível.

Naturalmente, qualquer combinação das estruturas de suporte representadas nas Rigs. 29-30 pode ser empregue para conseguir as caracteristicas de rendimento desejado.

As Rigs. 29A, 29B, 30Â e 30B representam em detalhe uma chumaceira de impulso, na qual cada uma das almofadas de chu maceira 521 da estrutura de suporte são muito similares às utilizadas na almofada de chumaceira de suporte 521 nas Rigs. 29 e 30. A construção de chumaceira é diferente, no entanto, no respeitante aos feixes 544A e 546a porque eles são circun ferencialmente mais estreitos e verticalmente mais curtos do que as suas similares na chumaceira representada nas Rigs. 29 e 30. Naturalmente, os feixes mais curtos são mais rígidos do que os feixes comparativamente mais longos e os feixes estrei_ tos são menos rígidos do que os feixes comparativamente mais largos. Além disso o feixe 544A é radialmente mais estreito do que o feixe 546A; no que respeita à chumaceira representada nas Rigs. 29 e 30 os feixes 544 e 546 têm larguras iguais.

A diferença em espessara radial é compensada, uma vez que a abertura larga 620, que define a extensão circunferencial dos feixes 544A 546A, é disposta de modo que o feixe 544A é signi ficativamente mais largo na direcção circunferencial do que o feixe 546Α. Rinalmente dever-se-á notar que as aberturas 620 são significativamente mais longas do que as aberturas cor respondentes 620 na construção de chumaceira das Rigs. 29 e 30 Naturalmente, as aberturas mais longas aumentam a flexibilida

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-45de da estrutura de suporte assim definida.

As Figg. 35-37 representam uma chumaceira hidrodinâmica combinada de impulso e radial, de acordo com o presente inven to. A chumaceira, representada na Fig. 35 é muito similar à chumaceira representada na Fig. 34 e são utilizados números similares para indicarem estrutura similares. Similarmente, como visto em secção transversal na Fig. 37, a chumaceira das Figs. 36-37 é algo similar às chumaceiras radiais representadas nas Figs 4 e 14D, excepto que a almofada de chumaceira 1032 e a estrutura de suporte de almofada de chumaceira que inclui feixes e/ou membranas 1034 1036 e 1038 são definidas por rasgos e ranhuras proporcionalmente mais largos. No entan to, as chumaceiras radiais de impulso diferem das chumaceiras apenas radiais, porque a superfície de almofada de chumaceira 1032ps é angulada em relação ao eixo maior 1006. Em virtude da sua superfície de almofada angulada, as chumaceiras das Figs. 35 e 37 suportam cargas actuando tanto ao longo do eixo maior 1006 como radialmente ao eixo 1006.

Para ser suportado pela face de suporte de almofada angu lada 1032ps, o veio deve ser montado com um anel que é angula do com um ângulo complementar ao ângulo da face de suporte de almofada. A porção da carga axial suportada pela chumaceira e a porção da carga radial suportada pela chumaceira depende do ângulo da superfície de almofada l032ps. Se a almofada é angulada com um ângulo J em relação ao eixo maior 1006 a car ga axial aplicada à chumaceira pode ser determinada pela seguinte equação:

Carga axial aplicada = Carga axial total (Senp<). Similarmente a carga radial aplicada à chumaceira pode ser de, terminada pela seguinte equação:

Carga radial aplicada = Carga radial total (Cos<x).

A estrutura de suporte da chumaceira mostrada na Fig. 35 é similar à estrutura de suporte da chumaceira mostrada na

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-46Fig. 34.

A estrutura de suporte da chumaceira representada nas Figs. 36 e 37 inclui uma estrutura de suporte principal para as almofadas de chumaceiras espaçadas 1032, tendo um feixe 1034 que suporta a almofada de chumaceira 1032, uma estrutura de suporte terciária que compreende um par de feixes circunferenciais 1038 que podem ser contínuos. A estrutura de suporte secundária compreende uma membrana 1036 ou um entrecruzamento de feixes 1036 para ligar o feixe 1034 aos feixes 1038. Como mostrado mais claramente na Fig. 36 a estrutura de suporte para cada uma da pluralidade das almofadas de chumaceira 1032 não é simétrica. Gonsequentemente a chumaceira representada nas Figs. 36 e 37 é unidirecional.

Em geral, qualquer das construções de chumaceira genéricas, descritas nesta especificação, pode ser empregue no desenho de chumaceiras combinadas radiais e de impulso do tipo representado nas Figs. 36 e 37. E evidente que para conseguir as características de chumaceira combinada radial e de impulso a superfície de almofada de chumaceira deve ser angulada com um ângulo entre 0 e 90° em relação ao eixo maior. Além disso a necessidade de acomodar cargos tanto radiais como axiais terá necessariamente impacto na concepção da estrutura de suporte de almofada de chumaceira.

Um aspecto importante do presente invento é a descrição de formas de chumaceira maquináveis. Por outras palavras as formas de chumaceira que podem ser produzidas pela maquinagem de uma peça de tubagem de paredes grossas ou casquilhos cilín dricos similares utilizando técnicas de maquinagem correntes padronizadas. Tais chumaceiras são caracterizadas por serem conformadas a partir de uma peça de tubagem de paredes grossas ou casquilho cilíndricos ou similares através de se proporcionarem orifícios, rasgos e ranhuras. A vantagem de tais chumaceiras é que é fácil fabricar prototipos e modificar estes prototipos após testes. Naturalmente quando a chumace_i ra3 são para serem produzidas em grande quantidade utilizando por exemplo técnicas de moldaçâo ou vasamento, considerações

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-47de fabrico diferentes podem obrigar a formas diferentes. E im portante reconhecer que as alterações na forma afectam a actua çao da chumaceira.

Uma outra consideração de fabrico é a facilidade de moldação. Naturalmente à maioria das construções de chumaceira do presente invento são adequadas para serem moldadas por algumas técnicas de moldação. No entanto apenas certas formas podem ser moldadas por injecção num único molde de duas peças isto é um molde que não inclui excêntricos. Uma outra vantagem das chumaceiras do presente invento, é que as chumaceiras podem ser construídas com formas facilmente moldáveis que são definidas como formas que podem ser moldadas por injecção uti. lizando um único molde de duas peças. Uma forma facilmente mol dável é genericamente caracterizada por a ausência de cavidades ocultas que requerem excêntricos para a moldação. Por exem pio, em relação às chumaceiras radiais, uma forma facilmente moldável não inclui ranhuras que se prolongam radialmente no diâmetro interior e exterior inclui uma secção transversal axial contínua. A chumaceira mostrada nas Figs. 32, 32A e 32B é um exemplo de um exemplo de uma chumaceira radial ou de cas quilho facilmente moldável.

De modo similar as chumaceiras de impulso facilmente mol dáveis são caracterizadas por poderem ser moldadas com uma única linha de costura de modo que por exemplo quando usadas apenas a partir do topo e fundo todas as superfícies são visíveis.

As Figs. 38A-38C representam uma chumaceira de impulso facilmente moldável. A chumaceira inclui uma pluralidade de almofadas de chumaceira circunferencialmente espaçadas 132 m e uma estrutura de suporte suportando cada uma das almofadas de chumaceira 132 m. A estrutura de suporte inclui uma porção de suporte principal que inclui feixes circunferenciais 134mb e 134ma, uma porção de suporte secundária que inclui o feixe prolongando-se radialmente 136m e uma porção de suporte terciária que inclui um par de feixes tipo haste 138m. Dever-se-á notar que nas Figs. 38A-38C as dimensões da estrutura de

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-48suporte são algo destorcidas por razões de clareza. Por exemplo como mostrado na Pig. 380 os feixes circunferenciais 134ma e 134mb são mostrados como extremamente grossos. Uma tal estru tura proporcionaria um suporte muito rígido para as almofadas de chumaceira 132m e na prática um tal suporte rígido provável mente não seria necessário ou desejável.

São possíveis variantes da estrutura de feixe moldável específica representada. Por exemplo cada um ou ambos os segmentos de feixe espaçados circunferencialmente 134ma ou 134mb podiam ser formados como um elemento de feixe circunferencial contínuo. Adicionalmente a porção de suporte secundária podia incluir uma pluralidade de feixes prolongando-se radialmente entre cada almofada de chumaceira 132m. Adicionalmente a estru tura de suporte principal podia ser modificada para incluir três ou mais segmentos de feixe circunferenciais ligando cada par de almofadas de chumaceira adjacentes e/ou podiam ser usa dos segmentos de feixe circunferenciais com larguras radiais diferentes. Adicionalmente as porções de feixe tipo haste 138m podiam se proporcionados em conjunto com os bordos prolon gando-se radialmente dos feixes 136, em vez de, das extremidades prolongando-se circunferencialmente. 1'inalmente como com qualquer chumaceira de acordo com o presente invento a estrutura podia também ser variada através da variação do comprimen to ou espessura de qualquer dos elementos na estrutura de suporte para modificar as características de deflexão da estrutura de suporte.

Para representar um certo número das construções de estrutura de suporte possíveis a Pig. 38D representa uma estru tura de suporte diferente para cada uma das almofadas de chu maceira 321m-326m. Em particular a Pig. 38D é uma vista de fundo com as modificações nela representadas. Dever-se-á com preender que estas várias estruturas de suporte são mostradas numa única chumaceira para fins de representação do presente invento. Em utilização normal cada uma das almofadas de chuma ceira 321m, 326m teria uma estrutura de suporte similar, apesar de não necessáriamente, para assegurar uma actuação uni69 216

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-49forme.

suporte de almofada de chumaceira 321m difere das almofadas de chumaceira 132m porque uma projecção de conformação oval se prolonga a partir de trás da superfície de almofada de chumaceira para proporcionar um suporte rígido para o bordo circunferencial exterior da almofada de chumaceira 321m. Em virtude desta construção, a almofada de chumaceira 321m seria extremamente rígida na sua extremidade circunferen ciai exterior.

suporte de almofada de chumaceira 322m é similar ao da almofada de chumaceira 321m excepto que em vez de uma única projecção larga, duas pequenas projecções 122m prolongam-se a partir do fundo da chumaceira próximo do bordo circunferencial exterior da almofada de chumaceira. Gomo a projecção 120m estas duas projecções 122m proporcionam rigidez ao bordo circunferencial exterior da almofada de chumaceira 322m. No entan to esta construção permite à chumaceira deflectir na região não suportada entre as projecções.

A almofada de chumaceira 323m é suportada pela estrutura de suporte modificada que inclui um feixe circunferencial con tínuo 134ma na porção de suporte principal. De modo idêntico a almofada de chumaceira 324m inclui um feixe circunferencial interior contínuo 136mb. A previsão de tais feixes contínuos aumenta a rigidez da estrutura de suporte de chumaceira.

A estrutura de suporte da almofada de chumaceira 325 é modificada pela previsão de aberturas largas 142m no feixe interior 134mb e aberturas mais pequenas 144 no feixe exterior 134ma. A previsão destas aberturas aumenta a flexibilidade dos feixes. Naturalmente, as aberturas mais largas 142 aumentam a flexibilidade dos feixes numa extensão maior do que as aber turas pequenas 144. Variantes desta estrutura de suporte incluem a utilização de aberturas com diferentes tamanhos ou um número diferente de aberturas para pressionar a almofada de chumaceira 325m numa direcção predeterminada.

A almofada de chumaceira 326m é suportada por uma estrutura modificada na qual a porção de suporte principal inclui

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-50uma membrana 134m, em vez de um par de feixes. No exemplo re presentado, uma das membranas é proporcionada com uma abertu ra 146 para pressionar a almofada de chumaceira 326m numa di. recção predeterminada, fí evidente que a prensão da acertura 146 não é necessária e se desejada podia ser proporcionado um certo número de aberturas.

Como é evidente a partir destes desenhos as chumaceiras moldáveis não incluem quaisquer cavidades ocultas que podiam necessitar da utilização de um molde complexo e/ou um molde incluindo um excêntrico deslocável. Em particular uma vez que cada superfície da estrutura da chumaceira é visível directa mente quer na vista de topo da Pig. 38a quer a vista de fun do da P'ig. 38b a chumaceira pode ser moldada simplesmente usan do um molde de duas peças. Especialmente uma primeira peça de molde define as superfícies que são directamente visíveis ape nas na vista de topo da Pig. 38a. A segunda peça de molde define as superfícies que são apenas visíveis na vista de fundo da Pig. 38b. As superfícies tendo bordos visíveis em lombas as Pigs. 38a e 38b podem ser moldadas utilizando cada ou ambos os moldes. Na chumaceira representada a fácil moldabilidade é conseguida porque as porções de suporte secundária e terciá ria estão localizadas circunferencialmente no espaço entre as almofadas de chumaceira. As modificações representadas na Pig. 38d não alteram a fácil moldabilidade da chumaceira.

Variantes mais complexas da chumaceira de impulso moldável representadas nas Pigs. 38A-38D são possíveis. Em particu lar podiam ser empregues qualquer das modificações explicadas anteriormente da estrutura de chumaceira que podem ser adapta das para facilidade de moldação. Por exemplo os feixes de suporte principais podiam ser contínuos. Assim a previsão de uma chumaceira facilmente moldável não requer necessariamente uma construção de chumaceira simples. Um exemplo de uma estrutura de chumaceira mais complexa está representada nas Pig. 39A-39C .

Como representado nas Figs uma pluralidade de almofadas de

39A-39C a chumaceira chumaceira inclui espaçadas circun69 216

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- -c

-51ferencialmente 232m suportadas por uma estrutura de suporte de almofada de chumaceira. As porções secundária e terciária da estrutura de suporte são similares às porções correspondentes da estrutura de suporte de chumaceira da Fig. 38. No entanto a chumaceira da Fig. 39 difere da chumaceira da Fig.

porque na chumaceira da Fig. 39 a porção de suporte principal inclui uma pluralidade de feixes complexos 234. Especi. ficamente cada almofada de chumaceira é suportada por um fei^ xe circunferencial contínuo e radialmente exterior 234ma. As almofadas são, adicionalmente, suportadas pela pluralidade de feixes complexos espaçados circunferencialmente 234mb. As for mas complexas do feixe contínuo 234ma e dos segmentos de fei, xe 234mb pode ser melhor apreciada com referência à Fig. 39C que mostra algo esquematicamente o perfil dos feixes complexos 234. Em funcionamento os feixes 234ma e 234mb funcionam como o entrecruzamento de feixes. Assim pode ser visto que nu merosas construções de chumaceiras de impulso complexas podem ser proporcionadas apesar de se reter a capacidade de moldação da chumaceira com um único molde de duas peças, isto é fácil moldabilidade. Naturalmente, cada estrutura proporciona características de deflexão únicas que podem ser consideradas na concepção da chumaceira para formação de cunha óptima.

Em certas chumaceiras de almofada de deflexão, lubrifica das por gaz ou ar, existem casos em que as cargas ou velocida des excedem a capacidade de uma película de ar. Nestes casos é necessário introduzir um lubrificante tipo líquido na cunha convergindo sem proporcionar um reservatório ou banho de líquido. As Figs. 40 e 40A, 41 e 41A representam construções de chumaceira para alcançarem este propósito. Em particular estes desenhos representam uma chumaceira de almofada de deflexão autolubrifiçada de acordo com um outro aspecto importante do presente invento. A chumaceira é essencialmente uma chumaceira de almofada de deflexão do tipo aqui descrito que foi modi, ficada para incluir plástico lubrificante nas suas várias aberturas.

plástico empregue na chumaceira é um plástico poroso

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-52vasável convencional capaz de absorver líquido lubrificante ensopado por um tal líquido. Um tal plástico é vendido com a marca Porex, Uenericamente o plástico poroso pode ser formado a partir de vários plásticos por injecção de ar num material plástico para formar os poros. Em particular o líquido é absorvido no material plástico de modo semelhante a um pavio e é mantido no lugar pelo plástico.

A chumaceira de almofada de deflexão lubrificada é cons truída a partir de uma chumaceira de almofada de deflexão con vencional de casquilho impulso ou combinada radial e de impul so do tipo acima descrito e vazando ou injectando o plástico poroso convencional em torno e dentro dos espaços entre os me bros de deflexão. Como uma consequência desta construção, durante o funcionamento o movimento do veio e a compressão dos membros de deflexão provoca que o líquido lubrificante deixe o plástico poroso e seja arrastado para o bordo dianteiro da cunha convergente. A formação da cunha cheia de líquido aumen ta grandemente a capacidade de carga e a velocidade da chumaceira. Após o líquido passar sobre a superfície de almofada é reabsorvido pelo plástico poroso depois de deixar o bordo t raseiro.

Um aspecto importante do presente invento é a estrutura composta, combinando um material de chumaceira normalizada com o plástico poroso. Em virtude deste compósito, é possível tirar vantagem das caracteristicas únicas de ambos os materiais. Mais especificamente o plástico poroso convencional sózi nho provoca pouca deflexão dos materiais de chumaceira de almofada devido aos poros do plástico serem vazios efectivos que jogam em desfavor do desenvolvimento de película fluida muito fina. Por outro lado os materiais de chumaceira convencionais de plástico ou de metal não tendo poros são incapazes de absorverem lubrificante era qualquer quantidade significativa. No entanto com a utilização de ambos os materiais do mo do escrito pode ser obtida uma chumaceira hidrodinâmica autolubrificada efectiva. Adicionalmente existem resultados cinegérticos do uso combinado do material de chumaceira normaliza

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-53do e plástico poroso absorvedor de lubrificante. Por exemplo, a deflexão da superfície de chumaceira auxilia a forçar o lu brificante líquido para o bordo dianteiro. Além disso a defor mação de canal ou retentora de lubrificante da superfície de chumaceira auxilia a conter o líquido.

As Figs. 40 e 41 mostram dois exemplos de chumaceira de almofada de deflexão autolubrificante do presente invento. Em particular estes desenhos mostram chumaceiras similares às chumaceiras descritas anteríormente que foram modificadas para incluírem plástico poroso absorvedor de líquido metido nos espaços entre os membros de deflexão. Na mesma extensão a chu maceira actua como uma porção esqueletica e a porção de plástico poroso actua como uma esponja retentora e libertadora de lubrificante .

Em particular as Figs. 40 e 40A mostram uma chumaceira autolubrificante tendo uma estrutura de chumaceira subjacente que é essencialmente idêntica à chumaceira mostrada nas Figs. 32 e 32A. No entanto a estrutura de chumaceira da Fig. 40 está modificada de modo que o plástico poroso enche as abertu ras entre as chumaceiras e as aberturas dentro da estrutura de suporte que são contínuas aos espaços entre as almofadas de chumaceira 732. Naturalmente os espaços sob as almofadas de chumaceira podiam ser enchidos com plástico poroso também. Além disso, a não ser que exista comunicação entre o plástico poroso e a superfície de almofada de chumaceira a previsão dessas zonas de plástico poroso podia ser inútil.

De modo semelhante as Figs. 41 e 41A mostram uma chumaceira tendo uma construção virtualmente idêntica à construção da chumaceira combinada radial e de impulso mostrada nas Figs. 36 e 37. No entanto o plástico poroso é novamente injectado nos interstícios ou espaços dentro da estrutura de suporte en tre a extremidade entre as almofadas. De novo a injecção de plástico poroso como representado numa chumaceira tendo um diâ metro interior contínuo. No entanto como a chumaceira da Fig. 40, as caracteristicas de material através do diâmetro interi or variam significativamente.

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-54Especificamente como a chumaceira da Pig. 40, o diâmetro interior da chumaceira da Pig. 41 inclui superfícies de almofada de chumaceira de suporte de cunha e porções circun ferencialmente espaçadas de libertação e absorção e retenção de lubrificante. Em funcionamento o movimento do veio e a compressão dos membros de deflexão provoca que o líquido lubrificante deixe o plástico poroso e seja arrastado para den tro do bordo dianteiro da cunha convergente. A formação da cunha cheia de líquido aumenta grandemente a capacidade de carga e velocidade das chumaceiras.

fabrico da chumaceira de almofada de deflexão autolubrificante envolve três passos genéricos. Primeiro a chumacej. ra básica ou porção esquelética é formada por material de chu maceira normalizado. Segundo o plástico poroso é injectado nos espaços desejados na estrutura de chumaceira. Para fins de conveniência de fabrico o plástico é injectado na chumaceira sem lubrificante. Pinalmente a chumaceira com o plástico poroso injectado nos espaços desejados é carregada com líquido lubrificante. Para carregar adequadamente o plástico com líquido lubrificante é necessário ensopar o lubrificante a par tir de um lado. A emersão no líquido resulta numa porção interna mal enchida. Isto é provocado por não se permitir que os poros purguem de um lado. Na Pig. 40 a estrutura de chuma ceira básica é a estrutura combinada radial e de impulso sioã lar a mostrada na Pig. 36. No entanto o plástico poroso enche os enterstícios dentro da estrutura de suporte. A previsão do plástico poroso permite a uma chumaceira composita tendo uma superfície contínua de diâmetro interior. No entanto as carac terísticas de deflexão através da superfície variam grandemen te. Especificamente as almofadas de deflexão que são formadas de materiais de chumaceira normal ou plástico não poroso são adequadas para deflexão e formação de uma cunha de fluido. Por outro lado as porções de plástico porosas são adequadas para compressão assim como para libertarem o lubrificante no bordo dianteiro das almofadas de chumaceira e absorverem o lubrificante no bordo traseiro nas almofadas de chumaceira.

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-55Como salientado en relação a cada dos exemplos representativos, descritos acima, as chumaceiras do presente invento podem ser formadas para proporcionarem uma relação de cunha de 1:2 a 1:5, terem uma superfície de chumaceira deformável cuja forma pode ser modificada permitindo seis graus de liber dade da almofada e proporcionarem uma acção de amortecimento tipo mancha pontual. As chumaceiras são tipicamente de uma construção unitária.

Em virtude da cunha formada pela deflexão da almofada de chumaceira e a capacidade da almofada se mover com seis graus de liberdade a chumaceira do presente invento apresenta caraç terísticas de rendimento excepcionais. Especificamente as dimensões de chumaceira e as suas variáveis de deflexão incluin do as características de número, tamanho, forma, localização e material dos elementos definidos na chumaceira unitária podem ser feitos por medida para qualquer aplicação especifica para suportarem uma variedade ampla de cargas. Destas variáveis, a forma dos membros de suporte é particularmente importante. 0 impacto da forma dos membros de suporte nas características de deflexão da estrutura de suporte pode ser aprecia 3 do quando a fórmula variável do momento de inércia bh /12 (uni dades inglesas) (o componente principal do módulo de secção o

para a secção rectangular z = I/c = bh /6) utilizado num exem pio. Além disso a capacidade da almofada para se mover com seis graus de liberdade permite à chumaceira compensar e corrigir desalinhamento do veio. A este respeito, nota-se que as chumaceiras do presente invento têm uma caracteristica de auto correcção resultante da tendência da chumaceira para voltar ao seu estado não deflectido, devido à rigidez da chumaceira. Certamente a rigidez da chumaceira é principalmente uma função da forma da estrutura de suporte e numa menor extensão das outras variáveis de deflexão, incluindo as características de núiftero, tamanho, localização e material dos elementos definidos pelas ranhuras cortes ou fendas formados no elemento unitário. Chumaceiras mais rígidas têm uma maior tendência de autocorrecção mas são menos capazes de se ajustarem ao desali.

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-56nhamento do veio.

Testes mostraram que as chumaceiras incluindo as configurações do presente invento apresentam um rendimento dramaticamente melhorado, mesmo em comparação com a estrutura des crita na patente interior dos presentes inventores n².

496 251. Num teste recente as chumaceiras de casquilho do presente invento forma utilizadas numa chumaceira radial com um invólucro radial de 2,31mm. As deflexões interiores da al mofada de chumaceira foram de 0,0076mm o que proporciona ren dimento de chumaceira e estabilidade excepcionais. Um deslocamento comparável, utilizando arranjo mostrado na patente an terior do presente inventor n². 4 496 251, teria requerido um espaço radial de 7,6mm.

Nas chumaceiras de casquilho, hidrodinâmicas, convencionais tipicamente é necessário proporcionar uma folga de película de fluido entre a superfície de almofada de chumaceira e a porção de veio a ser suportado. Isto requer tolerância de fabrico extremamente justas que podem apresentar um obstáculo à produção de grande volume.

As chumaceiras do presente invento podem ser concebidas para obviar necessidade de tais tolerâncias de fabrico justas. Especificamente, proporcionando furos, ranhuras e cortes ou rasgos apropriados é possível definir uma chumaceira tendo vir tualmente qualquer caracteristica de rendimento desejado. Uma tal caracteristica é a rigidez ou caracteristica da mola da almofada de chumaceira na direcção da carga, isto é, na direç ção radial (rigidez radial) em relação a chumaceiras de casquilho e na direcção axial (rigidez axial) em relação a chumaceiras de impulso. E conhecido na arte de chumaceira que a película de fluido entre o veio e a chumaceira deve ser modelada como uma mola, uma vez que tem uma rigidez radial ou axial de película de fluido calculável ou caracteristica de mola. Isto é verdade para fluidos tanto compressíveis como imcompressíveis, mas é particularmente útil em relação a lubrificantes de fluido gasoso. A rigidez da película de fluido e a rigidez da chumaceira actuam em oposição uma à outra de

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-57modo que se a rigidez de película fluida ou caracteristica de mola excede a rigidez de chumaceira ou caracteristica de mola a chumaceira deflectirá na direcção da rigidez de película de fluido (isto é a direcção radial nas chumaceiras de casquilho e direcção axial nas chumaceiras de impulso) até a rigidez do fluido e da chumaceira estarem em equilíbrio. Assim verificou -se que se uma chumaceira de casquilho é concebida de modo que a rigidez radial da chumaceira é inferior à rigidez radial da película de fluido não é necessário proporcionar espaçamen to preciso entre o veio e a chumaceira porque a rigidez radial da película de fluído provocará, automática e instataneamente quando da rotação do veio, a deflexão radial apropriada da chu maceira de casquilho. A formação de cunhas virtualmente instatanea resulta na formação virtualmente instântanea da película de fluido protectora evitando assim danos na superfície de for mação de cunha que tipicamente ocorrem a baixas velocidades durante a formação da película de fluido.

A rigidez radial da chumaceira é, como é evidente, princi. palmente uma função da secção ou módulo flexível da estrutura de suporte, que depende da forma da estrutura de suporte. A rigidez radial da almofada depende também dos rasgos ou cortes formados na chumaceira. 0 mesmo é verdade para chumaceiras de impulso excepto naturalmente, a rigidez axial da chumaceira que é critica. Consequentemente, com o presente invento é possível conseguir-se um rendimento alto sem tolerâncias de facrico justas, tipicamente requeridas para as chumaceiras hidrodinâmicas .

Por exemplo, as chumaceiras do presente invento podem ser concebidas para terem ajustamento de interferência quando intaladas no veio de modo que à medida que a chumaceira é força da no veio, as almofadas deflectem ligeiramente de modo a intercalarem uma forma de cunha convergente, quando na posição instalada estacionária. 0 contacto, entre a almofada de chuma ceira e o veio, é realizado no bordo traseiro. No arranque instantâneo a película de fluido entra na cunha e o aumento de pressão de fluido provoca a separação do veio e almofada.

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-58Assim, de acordo com um outro importante aspecto deste inven to, as chumaceiras do presente invento podem ser concebidas e dimensionadas de modo que o bordo traseiro da chumaceira fique em contacto com a porção de veio a ser suportado, quando o veio está parado.

As chumaceiras de impulso do presente invento podem tam bém ser concebidas para proporcionarem uma cunha carregada estaticamente. Para proporcionar uma cunha carregada estatica mente, a estrutura de suporte das chumaceiras é concebida de modo que as almofadas de chumaceira se incluem para o veio a partir do bordo circunferencial radialmente interior da almo fada de chumaceira para o bordo circunferencial radialmente exterior da almofada de chumaceira. Adicionalmente a estrutu ra de suporte é concebida de modo que a almofada de chumacei, ra se incline para o veio a partir do bordo dianteiro prolon gando-se radialmente para o bordo traseiro. Deste modo, é formada uma cunha estaticamente carregada que se aproxima da cunha óptima. Adicionalmente, a almofada é inclinada para o veio no bordo circunferencialmente exterior, de modo a propor cionar a característica de retenção de fluido desejada. A rigidez da estrutura de suporte pode também ser concebida de modo que um espaço apropriado, entre as almofadas e o veio, seja estabelecido instantaneamente quando da rotação do veio.

Alternativamente, a chumaceira pode ser concebida, de modo que toda a almofada de chumaceira entra em contacto com a porção de veio a ser suportada, quando o veio está parado. Este aspecto do presente invento é particularmente útil na produção de elevado volume das chumaceiras e com chumaceiras utilizando fluidos lubrificantes gasosos, porque o mesmo per mite uma maior variação das tolerâncias de maquinagem. Num exemplo, uma variação de O,O76mm pode ser indicada para ter um impacto insignificante na cunha enquanto que a maquinagem convencional das chumaceiras de gaz conhecidas requer uma to lerância de Ο,ΟΟΟΟχ que pode ser apenas alcançadas através da utilização de técnicas de maquinagem sofisticadas e caras como a maquinagem micrométrica através de erosão.

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-59Em pequenas quantidades as chumaceiras aqui descritas são de preferência construídas por processos de maquinagem de descarga eléctrica ou corte laser. As linhas duplas mostradas nos desenhos são os circuitos efectivos do arame ou feixe que são tipicamente compreendidos entre 0,50-l,52mm de diâmetro. 0 lubrificante que flui nos circuitos maquinados por descarga eléctrica actua como um fluido amortecedor que reduz qualquer vibração ou instabilidade nas frequências de ressonância. Nas situações descritas acima, em que é formada uma membrana cilíndrica contínua o amortecimento toma a forma de uma mancha pontual que apresenta características de amortecimento elevadas. Uma consideração significativa na con cepçâo é o comprimento e a direcção da estrutura de suporte serem orientados para proporcionarem a deflexão para dentro mostrada na Fig. 3. Também deflexões diminutas das almofadas elas próprias na direcção da carga, como mostrado na Fig. 9 resultam em mudanças de excentricidade que adicionalmente me lhoram o rendimento da chumaceira. Nota-se que em Designe of Machine Elements, de Faires a distância entre o centro da chu maceira e o centro do veio é chamada a excentricidade da chumaceira. Esta terminologia é bem conhecida dos peritos na con cepção de chumaceira. Uom a nova abordagem de ajustar ou modX ficar a rigidez da configuração ou estrutura de chumaceira e particularmente do feixe para adequação a uma aplicação de chu maceira particular, a actuação óptima é facilmente obtido. A recente análise de computador demonstrou que virtualmente qual quer rigidez ou deflexão pode ser conseguida.

Como notado acima quando se fabricam baixos volumes ou protótipos de chumaceiras do presente invento as chumaceiras são, preferivelmente, construídas por processos de maquinagem de descarga eléctrica ou corte láser. Tais pequenos volumes ou protótipos são normalmente construídos em metal. No entanto quando está em causa a produção de alto volume de uma chumaceira particular outros processos de fabrico tais como moldação por injecção, fundição fundição em matriz de pós metálico e estrusão são mais económicos. Em ligação com esses pro

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-60cessos de fabrico pode ser mais económico o emprego de plásticos, cerâmicas, metais em pó, ou compósitos para formar as chumaceiras do presente invento. Crê-se que os métodos, tais como moldação por injecção fundição, fundição em matriz de metal em pó com sinterização e extrusão, são suficientemente bem conhecidas, de modo que os processos não necessitam de ser descritos em detalhe. Crê-se também que uma vez que uma chumaceira protótipo é construída, o processo de produção de um molde ou semelhante para produção em massa da chumaceira é bem conhecida para os peritos na arce de moldação e fundição. Além disso, dever-se-á compreender que apenas certos ti. pos das chumaceiras do presente invento, estão adaptados para serem produzidos em grandes volumes através de extrusão. Genericamente estas são as chumaceiras que são formadas apenas através de se proporcionarem ranhuras circunferenciais e cortes ou rasgos, radiais e circunferenciais que se prolongam axialmente através de toda a chumaceira. Por outras palavras as chumaceiras tendo uma secção transversal constante ou doutro modo extrusáveis.

De acordo com outro aspecto do presente invento um novo processo de revestimento por fundição verificou 3er particularmente útil no fabrico de quantidades intermédias por exem pio, inferior a 5000 chumaceiras. De acordo com este processo de fabrico o primeiro passo do procedimento de revestimen to por fundição é o fabrico de uma chumaceira de protótipo. Como explicado acima e detalhado abaixo, o protótipo pode ser fabricado de qualquer número de maneiras, mas é, de preferên cia, fabricado por maquinagem de uma peça de tubo de paredes grossas de casquilho cilíndrico similar. Em grandes chumacei, ras o casquilho cilíndrico é tipicamente maquinado utilizando um torno para formação de ranhuras faciais e circunferenciais e uma fresadora para a formação de orifícios axiais e radiais. Na maquinagem de pequenos casquilhos cilíndricos as técnicas tais como as técnicas de corte por jacto de água láser e descarga eléctrica de arame são geralmente mais adequadas. No entanto, em cada aplicação, os casquilhos sâo ti69 216

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-61picamente torneados e fresados para se formarem ranhuras mais largas.

Após a chumaceira protótipo estar formada pode ser desejável testar o protótipo pura confirmar que a chumaceira funciona da maneira prevista. Como resultado de tal teste pode ser necessário modificar e ajustar o protótipo tipo para se obterem os resultados desejados.

Uma vez que tenha sido obtido um protótipo satisfatório é formado um molde de borracha do protótipo. Tipicamente este passo engloba o envolvimento do protótipo em borracha fundida e permitir que a borracha endureça de modo a formar um molde de borracha do protótipo. 0 envolvimento de borracha do protó tipo é então dividido e o protótipo é removido para se obter um molde de borracha aberto.

Uma vez que seja obtido um molde de borracha, o mesmo é utilizado para formar uma peça de fundição em cera. Este passo envolve tipicamente o vasamento da cera fundida para dentro do molde dê borracha e permitir o endurecimento da cera para formar o modelo de fundição de cera da chumaceira. Após o modelo de fundição de cera ser obtido é utilizado para for mar um molde de argamassa. Este passo envolve o envolvimento do modelo de fundição de cera com argamassa permitindo à arga massa endurecer em volta da peça de fundição de cera de modo a formar um molde de argamassa.

molde de argamassa pode então ser utilizado para formar uma chumaceira. Especificamente o material de chumaceira fundido tal como bronze é vazado para dentro do molde de argamassa de modo a fundir e deslocar o modelo de fundição de cera do molde, assim o molde de argamassa é enchido com material de chumaceira fundido e a cera fundida é removida do molde de argamassa.

Após o material de chumaceira fundido ser deixado endurecer o molde de argamassa é removido do exterior em volta da chumaceira e é obtida a chumaceira.

Devido a este processo de fabrico envolver o sacrifício de um modelo de cera, o mesmo é conhecido como fundição de

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-62revestimento ou fundição de sacrifício.

Apesar do facto de que o processo de fundição de revesti mento ou sacrifício descrito acima envolver o sacrifício de modelo de cera e a produção de moldes tanto de borracha como de argamassa e se é bastante consumidor de trabalho provou ter custo eficiente quando quantidades intermédias, por exemplo menores do que 5000 unidades de uma chumaceira particular são requeridas. A eficiência de custo deste procedimento para requisitos de produção de baixas quantidades de chumaceiras, é devido ao facto de que os moldes usados neste processo são de longe menos caros de produção do que os moldes complexos requeridos para a moidação por injecção ou fundição de metais era pó.

Como notado acima, na verdade o primeiro passo do proces so de fundição de revestimento em qualquer processo de produção de chumaceiras, de acordo com o presente invento, é a pro dução de uma chumaceira protótipo. De acordo com um outro aspecto do presente invento as chumaceiras de casquilho e impul so relativamente complexos do presente invento podem ser formadas utilizando técnicas de fabrico simples. Técnicas similares são utilizadas para chumaceiras tanto de impulso como de casquilho.

Com o anterior em mente, crê-se suficiente descrever o processo de fabrico de uma única chumaceira de casquilho atra vés da utilização de fabrico e maquinagem por descarga eléctrica. Crê-se que uma descrição de um tal fabrico demonstra a facilidade com o qual as formas de chumaceira relativamente complexas do presente invento, podem ser conseguidas.

Cada chumaceira tem inicialmente a forma de um esboço ci. lindrico tendo um furo cilindrico como mostrado nas Rigs. 11A e 11B. 0 esboço é então maquinado para proporcionar uma ranhu ra radial de fluido de lubrificação como mostrado nas Rigs.

12A e 12B. Para certas aplicações é desejável maquinar adicio nalmente o esboço para incluir ranhuras de face que sâo dispostas, de preferência, simétricamente nas faces radiais das chumaceiras como mostradas nas Rigs. 13 e 13B. A previsão de

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-63tais ranhuras de face ultimamente tem resultado numa chumaceira que é facilmente deflectida por torção. Apesar das ranhuras mostradas nas Figs. 13A e 13B serem cilíndricos é pos^ sível proporcionar ranhuras afuniladas como mostrado nas Figs. 14A e 14B. Como se tornará evidente abaixo, isto proporciona uma chumaceira que apresenta características de deflexão aper feiçoadas em virtude do alinhamento angulado dos feixes de suporte. Neste contexto dever-se-á notar que é preferível que os feixes de suporte como vistos na Fig. 14A sejam afunilados ao longo de linhas que convergem num ponto próximo da linha de centro do veio. Isto assegura que a flexibilidade ocorre em torno da linha de centro do veio estabelecendo um centro de acção para todo o sistema de modo que as chumaceiras podem ajustar o desalinhamento do veio. No essencial o afunilamento dos feixes de suporte provoca que a chumaceira actue duma maneira similar a uma chumaceira esférica por concentração das forças de suporte num único ponto em torno do qual o veio pode rodar em todas as direcções, para corrigir qualquer desali nhamento. As setas das Fig. 14A representam as linhas de acção da deflexão.

Chumaceiras tendo secções transversais do tipo mostrado nas Figs. 12A e 14A são particularmente eficientes na retenção do fluido hidrodinâmico. Isto acontece porque a almofada de chumaceira é suportada na proximidade das extremidades axiais das almofadas de chumaceira e a porção central da almofada de chumaceira não está directamente suportada. Em virtude desta construção a almofada de chumaceira é suportada de modo a deformar em carga para formar uma bolsa côncava retent ra de fluido, isto é, a porção central da almofada de chumace ra deflecta radialmente para fora. Isto aumenta grandemente a fuga de fluida. Naturalmente o grau de formação da bolsa depen de das dimensões relativas da almofada de chumaceira e estrutura de suporte. Uma grande bolsa retentora de fluido, podia ser obtida, proporcionando uma superfície de almofada de chumaceira mais fina e suportando a superfície de almofada nas extremidades axiais extremas da almofada de chumaceira.

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-64Após o esboço cilíndrico ser maquinado adequadamente, como mostrado nas Figs. 12A e 12B, Figs. 13A e 13B ou Figs.

14A e 14B são formados rasgos ou ranhuras radiais e/ou circunferenciais ao longo da face radial do esboço maquinado pa ra definirem as almofadas de chumaceira os suportes de feixe e o alojamento. As Figs. 14C e 14D representam tais ranhuras formadas no esboço maquinado das Figs. 14A e 14B. Quando se fabricam volumes baixos de chumaceiras ou protótipos das chumaceiras para utilização na construção de um molde, os cortes ou rasgos são, de preferência, formada através de fabrico por descarga eléctrica ou através da utilização de um láser. A maquinagem dos esboços cilíndricos para se conseguirem as con figurações representadas nas Figs. 12A e 12B, Figs. 13A e 13B Figs. 14A e 14B ou uma forma similar, pode ser feito através de máquinas ferramentas convencionais, tais como o torno ou semelhante.

Apesar da explicação anterior ser especificamente dirigy da para chumaceiras de casquilho, os princípios aplicam-se do mesmo modo às chumaceiras de impulso. Por exemplo a chumaceira de impulso mostrada nas Figs. 15-18 pode ser formado através da maquinagem de uma secção detubo de paredes grossas para proporcionar ranhuras radialmente interiores e exteriores, ranhuras de face, orifícios axiais, cortes radiais e chamfros de modo a diferirem as almofadas de chumaceira e a estrutura de suporte.

As características de actuação das chumaceiras do presen te invento resultam das características relativas de forma, de localização e material das almofadas de chumaceira e dos suportes de feixe definidos pelos orifícios e cortes ou rasgos formados no esboço maquinado. Estes parâmetros são amplamente definidos pelas dimensões e localização dos orifícios, cortes ou rasgos radiais e circunferenciais formados na chumaceira em conjungação com a forma do esboço maquinado, no qual os fu ros ou rasgos são formados para se obter a chumaceira.

Como notado acima apesar da construção das chumaceiras do presente invento ser muito facilmente compreendida através

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-65da referência ao processo de maquinagem grandes quantidades sao de preferência fabricadas através do processo de fundição de revestimento do presente invento e mesmo a produção em grande escala das chumaceiras, contemplada pelo presente invento, podia ser mais economicamente conseguida através de moldaçâo por injecção, fundição de pós metálicos, fundição de matriz, estrusão ou semelhante.

Ao estrudir-se um grande número de chumaceiras a partir de um esboço cilíndrico tipo tubo as ranhuras radiais de flui do de lubrificação, como mostradas nas Figs. 12A e 12B, podem ser proporcionadas ao longo do comprimento do esboço cilindri co tipo tubo anterior à estrusão. No entanto se forem desejadas ranhuras de face nas chumaceiras estas podem ser definidas individualmente após o corte das chumaceiras individuais a par tir do esboço estrudido e maquinado. Por esta razão, a estrusão pode não ser um processo preferido de produção âe chumaceiras, que requerem ranhuras de face para aumentar a flexibilidade torcional.

Claims

R Ε I V I N D I C A Ç Õ E S

1®. - Chumaceira hidrodinâmica para suportar um veio ro tativo numa película fluída, compreendendo a chumaceira uma pluralidade de almofadas de chumaceira e uma estrutura de su porte para suportar as almofadas de chumaceira, caracterizada por as almofadas de chumaceira e a estrutura de suporte se rem unitária e a estrutura de suporte compreender uma porção de suporte principal, uma porção de suporte secundária e uma porção de suporte terciária sendo cada uma das porções de su porte adaptada para deflectir relativamente às outras e suportando a estrutura de suporte as almofadas de chumaceira para movimento com seis graus de liberdade de modo que, em car ga, as almofadas deflectem para uma posição na qual a aresta traseira da almofada fica mais próxima do veio do que a aresta dianteira da almofada de modo a formar uma cunha hidrodinâ mica óptima.
2^. - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a superfície de cada uma das almofadas de chumaceira compreender uma porção de um cilindro de modo que a chumaceira está adaptada para suportar a carga radial do veio.

35. - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por cada uma das superfícies de cada uma das almofadas de chumaceira ser substancialmente plana de modo que a chumaceira está adaptada para suportar a carga de impulso axial do veio.

45. - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por as superfícies das almofadas de chumaceira compreenderem porções de um cone tendo o seu vérti ce no eixo da chumaceira, de modo que a chumaceira está adaptada para suportar a carga do veio tanto radial como de impul so axial.
5®. - Chumaceira de impulso hidrodinâmica, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizada por as almo69 216

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-67fadas de chumaceira e a estrutura de suporte serem definidas por uma pluralidade de cortes, ranhuras e aberturas formadas num membro unitário.
6§. - Chumaceira hidrodinâmica de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizada por a estrutura de suporte suportar as almofadas de chumaceira de modo que as almofadas de chumaceira têm uma rigidez predeterminada que é menor do que a rigidez característica da película fluida, de modo que a película fluida provoca a deflexão das almofadas de chumaceira para fora do veio durante a rotação do veio.

75. - Chumaceira de acordo com a reivindicação 6, caraç terizada por as almofadas serem formadas de modo a formarem uma cunha convergente entre a superfície de almofadas e a por ção de veio quando o veio está parado.
8⁹. - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizada por a estrutura de suporte ser amor tecida por fluido.
9-. - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizada por cada uma das almofadas de chumaceira ser suportada por uma estrutura de suporte de modo que a superfície da almofada se deforma em carga para formar uma bolsa retentora de lubrificante côncava.

105. - Chumaceira de acordo com qualquer uma das reivin dicações 1 a 8, caracterizada por a almofada ser suportada de modo a deflectir em carga, deformando as deflexões a super fície da almofada para provocar a formação de canal e cunha na direcção do fluxo do lubrificante.

115. - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10, caracterizada por a estrutura de suporte ser simétrica de modo que a chumaceira suporta o veio nas suas duas direcções de rotação.

125. _ Chumaceira de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10, caracterizada por a estrutura de suporte não ser

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-68simétrica de modo que as almofadas de chumaceira são pressio nadas numa direcção predeterminada e a chumaceira é unidirec cional.

135. - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 12, caracterizada por a estrutura de suporte ser concebida de modo a deflectir para acomodar o desalinhamento do veio.

145. _ Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 13, caracterizada por a estrutura de suporte ser concebida de modo a deflectir em carga de modo a igualar a carga nas almofadas de chumaceira.

155. _ Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 14, caracterizada por os espaços entre as almofadas de chumaceira serem enchidos por um material flexível e poro so.

165. _ Chumaceira de acordo com a reivindicação 15, caracterizada por o material flexível e poroso ser capaz de absorver e libertar líquido lubrificante e ser carregado com líquido lubrificante de modo que quando a estrutura de supor te deflecte o líquido lubrificante é libertado do material flexível e poroso para a superfície da almofada de chumaceira

175. _ Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 16, caracterizada por a chumaceira ter a forma facil mente moldável.

185. - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 17, caracterizada por a estrutura de suporte ser construída de modo que em carga normal a almofada deflecte de modo que a aresta traseira fica entre duas a cinco vezes mais próxima do veio do que a aresta dianteira.

195. _ Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 18, caracterizada por a estrutura de suporte ser concebida de modo que as arestas traseiras das almofadas da chumaceira contactem com o veio quando o veio está parado e

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-69por a estrutura de suporte ter uma rigidez predeterminada de modo que quando o veio começa a rodar a pressão hidrodinâmica de fluido aumenta para um ponto no qual a rigidez da pelí cuia fluida é maior do que a rigidez da estrutura de suporte pelo que a aresta traseira é obrigada a deflectir para fora do veio para permitir a formação de uma película de fluido entre a aresta traseira e o veio.

20^. - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 19, caracterizada por a porção de suporte principal compreender um feixe.

21^§. - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 19, caracterizada por a porção de suporte principal compreender dois feixes.

22^. - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 19, caracterizada por a porção de suporte principal compreender três ou mais feixes.

23^. - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 22, caracterizada por a porção de suporte secundária compreender um feixe.

24^. - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 22, caracterizada por a porção de suporte secundária compreender dois feixes.

25^. - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 22, caracterizada por a porção de suporte secundária compreender três ou mais feixes.

26^â. - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 22, caracterizada por a porção de suporte secundária compreender uma membrana contínua.

2?^s. - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 26, caracterizada por a porção de suporte terciária compreender dois ou mais feixes.

28§. - Chumaceira de acordo com a reivindicação 27, caracterizada por a porção de suporte terciária compreender fei xes anelares contínuos.

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-70295 . - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 28, caracterizada por as almofadas serem concebidas de modo a deflectirem para uma forma convexa em carga.

305 . - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 28, caracterizada por as almofadas serem concebidas de modo a deflectirem para uma forma de folha de ar em carga.

31^ã. - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 30, caracterizada por a estrutura de suporte defleç tir num modo de torsâo ou de flexão em carga.

32-. - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 18 e 20 a 31, caracterizada por a aresta traseira se mover mais próxima do veio em carga.

335. - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 32, caracterizada por a chumaceira ser feita de material metálico ferroso.

345. - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 32, caracterizada por a chumaceira ser feita de material metálico não ferroso.

35^§ . - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica, ções 1 a 32, caracterizada por a chumaceira ser feita de material plástico.

365. - Chumaceira de acordo com qualquer das reivindica ções 1 a 32, caracterizada por a chumaceira ser feita de material cerâmico.

37^. _ Processo de fabrico de uma chumaceira, caracteri. zado por compreender os passos de:

formar um esboço cilíndrico tendo um eixo central; formar uma perfuração central no esboço cilíndrico, ten do a perfuração central um eixo central que está coincidente com o eixo do dito esboço cilíndrico;

maquinar o esboço cilíndrico de modo a definir uma pluralidade de almofadas de chumaceira espaçadas circunferencial mente que são móveis numa direcção predeterminada; e por compreender adicionalmente os passos de:

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-71maquinar o esboço cilíndrico de modo a definir uma estru tura de suporte unitária para suportar cada uma de uma pluralidade de almofadas de chumaceira.

38^. _ Processo de acordo com a reivindicação 37, caracterizado por compreender adicionalmente o passo de maquinar o esboço cilíndrico de modo a proporcionar uma estrutura de suporte para suportar as almofadas de chumaceira para movimen to com seis graus de liberdade de modo a optimizar a formação de cunha.

395. - Processo de acordo com a reivindicação 37, caracterizado por 0 esboço cilíndrico ser maquinado através de maquinagem por descarga eléctrica.

405. _ Processo de acordo com a reivindicação 37, caracterizado por o esboço cilíndrico ser maquinado por corte de láser.

415. - Processo de acordo com a reivindicação 37, caracterizado por a chumaceira ser formada por vazamento.

425. - Processo de acordo com a reivindicação 37, caracterizado por a chumaceira ser formada por moldação por injecçSo.

435. - Processo de acordo com a reivindicação 37, caracterizado por a chumaceira ser formada por sinterização de pós metálicos.

445. - Processo de acordo com a reivindicação 37, caracterizado por a chumaceira ser formada por extrusão.

455. - Processo de acordo com a reivindicação 37, caracterizado por compreender adicionalmente o passo de formar uma ranhura radial em volta da circunferência do dito esboço cilíndrico .

465. _ Processo de acordo com a reivindicação 37, caracterizado por compreender adicionalmente o passo de formar uma ranhura era frente de uma das faces circulares opostas do esbo ço cilíndrico.

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-72475. - Processo de acordo com a reivindicação 37, caracterizado por o esboço cilíndrico ser maquinado por corte por jacto de água.

485. _ Processo de acordo com a reivindicação 37, caracterizado por compreender adicionalmente os passos de:

- envolver o esboço cilíndrico maquinado com borracha fundida;

- deixar a borracha endurecer;

- dividir a borracha;

- remover o esboço cilíndrico maquinado para obter um mol de de borracha aberto;

- vazar cera fundida no molde de borracha;

- deixar a cera endurecer num modelo de cera;

- remover o modelo de cera do molde de borracha;

- envolver modelo de cera com argamassa líquida;

- deixara argamassa endurecer de modo a formar um molde de argamassa;

- proporcionar, pelo menos, uma abertura no molde de argamassa ;

- vazar o material de chumaceira fundido no molde de argamassa de modo a fundir o modelo de cera e substituir a cera fundida por o material de chumaceira fundido;

- deixar o material de chumaceira fundido endurecer;

- remover a argamassa do material de chumaceira endureci, do.

49^ê. - Processo de acordo com a reivindicação 37, caracterizado por compreender adicionalmente o passo de encher os espaços entre as almofadas de chumaceira e as aberturas dentro da estrutura de suporte unitária com um material flexível e poroso.