COJINETE DE RODILLOS CONICOS CON NERVIO DESPLAZABLE.

Un cojinete de rodillos cónicos para su uso como uno de los dos cojinetes opuestos que pueden ser ajustados cada uno contra el otro a lo largo de un eje (X) hasta un posicionamiento deseado,

comprendiendo dicho cojinete:

una copa (48), que tiene una superficie de rodadura (54) ahusada, presentada al interior hacia el eje (X);

un cono (60), que tiene una superficie de rodadura (70) ahusada presentada hacia fuera del eje y hacia la superficie de rodadura de la copa, y que tiene una superficie (74) de tope presentada formando un ángulo con respecto al eje;

un anillo (64) de nervio, situado opuestamente a la superficie de tope del cono, que tiene una cara (88) de nervio situada en el extremo grande de la superficie de rodadura del cono;

un resorte (66), que ejerce una fuerza que empuja al anillo de nervio hacia, y normalmente contra, la superficie (74) de tope del cono;

un anillo (68) de compensación térmica, posicionado de modo que ejerce sobre el anillo (64) de nervio una fuerza que se opone a la fuerza ejercida por el resorte (66) de modo que empuja el anillo (64) de nervio hacia fuera de la superficie (74) de tope del cono (60) cuando la temperatura del anillo (68) de compensación excede una temperatura de punto de referencia térmica, y

rodillos (52) cónicos, localizados entre, y en contacto con, las superficies de rodadura (54, 70) de la copa y del cono, y que tienen sus caras extremas grandes contra la cara de nervio del anillo de nervio

Cojinete de rodillos cónicos con nervio desplazable.

Campo técnico

La invención se refiere en general a cojinetes de rodillos cónicos y, más en particular, a cojinetes de rodillos cónicos que tienen nervios desplazables que compensan los diferenciales térmicos, ya un procedimiento para controlar el posicionamiento en los cojinetes.

Técnica anterior

Un cojinete de rodillos cónicos, en su forma más simple, posee una copa (anillo de rodadura externo) que está típicamente acoplada a un alojamiento, un cono (anillo de rodadura interno) que está típicamente acoplado sobre un eje, y rodillos cónicos (elementos rodantes) organizados en una fila única entre la copa y el cono. La copa y el cono tienen superficies de rodadura ahusadas, con las que contactan los rodillos a lo largo de sus caras laterales cónicas. Adicionalmente, el cono tiene en el extremo grande de su superficie de rodadura, un nervio de empuje contra el que apoyan las caras extremas grandes de los rodillos, y evita que los rodillos sean expulsados del espacio anular entre las superficies de rodadura. El nervio de empuje forma parte integral del cono y no puede ser desplazado con respecto al cono.

Un cojinete de rodillos cónicos de fila única, tiene la capacidad de soportar o transferir cargas radiales, y también cargas axiales, en una dirección axial. Un sistema de cojinete compuesto por dos cojinetes de rodillos cónicos de fila única, montados en oposición, transferirá no solo cargas radiales, sino también cargas axiales en ambas direcciones axiales, y de ese modo restringirá que el mismo gire tanto radialmente como axialmente. Cuando están montados en oposición, los cojinetes pueden adoptar ya sea una configuración indirecta, o ya sea una configuración directa. En la configuración indirecta, los extremos pequeños de los rodillos de un cojinete son presentados hacia los extremos pequeños de los rodillos del otro cojinete. En la configuración directa, los dos cojinetes tienen orientación opuesta. Con independencia de la configuración de montaje, los cojinetes pueden ser ajustados en una posición deseada cambiando solamente uno de los anillos de rodadura de cualquier cojinete axialmente. La posición puede tener varios grados de juego extremo, en la que existan holguras dentro de los cojinetes, o varios grados de precarga, que se caracteriza por la ausencia de holguras y la rigidez dinámica incrementada para el eje de rotación. Otra condición del contacto línea-con-línea, citada con frecuencia como juego extremo cero, es difícil de mantener. Se prefiere una precarga ligera, pues demasiada precarga puede dañar los cojinetes.

Suponiendo que los dos cojinetes estén montados en configuración indirecta, y que el eje y los conos se eleven de temperatura por encima de la temperatura del alojamiento y de las copas, la expansión térmica diferencial entre el eje y los conos, por una parte, y la copa y el alojamiento, por otra parte, produce dos disrupciones contrapuestas en las posiciones de los cojinetes. En primer lugar, la expansión radial del eje tiende a reducir o eliminar la precarga ligera. Por otra parte, la expansión radial de los conos tiende a incrementar la precarga. La cantidad en la que una prevalece sobre la otra, depende de la expansión axial entre los cojinetes, del diámetro de los conos, y de los ángulos de las superficies de rodadura. Generalmente hablando, la expansión radial es la que más compensa la expansión axial, y la que hace que los cojinetes adquieran una mayor precarga.

Con los cojinetes montados directamente, tanto la expansión axial como la expansión radial contribuyen a incrementar la precarga.

Expuesto de una manera algo diferente, los cojinetes de rodillos cónicos generan fuerzas de reacción axial interna debido a los ángulos de las superficies de rodadura. Esto significa típicamente que se utiliza un par de cojinetes de rodillos cónicos de fila única en oposición, de modo que cada una de las fuerzas axiales puede ser anulada contra la otra. También, esto permite que el par de cojinetes porte cargas externas en cualquier dirección de aplicación. En la instalación, se requiere un ajuste de posición axial cuidadoso y preciso de cada una de las pistas de rodadura opuestas en relación con la otra. Este proceso se denomina posicionamiento de cojinete, y produce cualquiera de entre juego extremo, contacto de línea-con-línea, o precarga.

Mientras que es deseable una precarga ligera para un par de cojinetes de rodillos cónicos de fila única montados en oposición, demasiada precarga resulta perjudicial. La expansión térmica diferencial entre los conos y las copas y el eje y el alojamiento a los que están acoplados respectivamente, pueden producir una precarga excesiva. Esta precarga puede:

1. Un cojinete de rodillos cónicos para su uso como uno de los dos cojinetes opuestos que pueden ser ajustados cada uno contra el otro a lo largo de un eje (X) hasta un posicionamiento deseado, comprendiendo dicho cojinete:

una copa (48), que tiene una superficie de rodadura (54) ahusada, presentada al interior hacia el eje (X);

un cono (60), que tiene una superficie de rodadura (70) ahusada presentada hacia fuera del eje y hacia la superficie de rodadura de la copa, y que tiene una superficie (74) de tope presentada formando un ángulo con respecto al eje;

un anillo (64) de nervio, situado opuestamente a la superficie de tope del cono, que tiene una cara (88) de nervio situada en el extremo grande de la superficie de rodadura del cono;

un resorte (66), que ejerce una fuerza que empuja al anillo de nervio hacia, y normalmente contra, la superficie (74) de tope del cono;

un anillo (68) de compensación térmica, posicionado de modo que ejerce sobre el anillo (64) de nervio una fuerza que se opone a la fuerza ejercida por el resorte (66) de modo que empuja el anillo (64) de nervio hacia fuera de la superficie (74) de tope del cono (60) cuando la temperatura del anillo (68) de compensación excede una temperatura de punto de referencia térmica, y

rodillos (52) cónicos, localizados entre, y en contacto con, las superficies de rodadura (54, 70) de la copa y del cono, y que tienen sus caras extremas grandes contra la cara de nervio del anillo de nervio.

2. Un cojinete de rodillos cónicos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el anillo de compensación térmica se extiende entre un tope del anillo de nervio y un tope del cono; y en el que por debajo de la temperatura de punto de referencia térmica, existe un espacio de separación entre al menos uno de los topes y el anillo de compensación.

3. Un cojinete de rodillos cónicos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una superficie de soporte se extiende axialmente desde el cono, y el anillo de nervio posee una superficie de confinamiento que circunda a la superficie de soporte, y

en el que el anillo de compensación está limitado radialmente por las superficies de soporte y de confinamiento.

4. Un cojinete de rodillos cónicos de acuerdo con la reivindicación 3, en el que las superficies de soporte y de confinamiento son cilíndricas y paralelas con el eje.

5. Un cojinete de rodillos cónicos de acuerdo con la reivindicación 3, y que comprende además un separador de empuje situado en una porción fija con respecto al cono, y que tiene un apoyo contra el que apoya el resorte, y

en el que la superficie de soporte está en el separador de empuje.

6. Un cojinete de rodillos cónicos de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el cono y el separador de empuje están acoplados.

7. Un cojinete de rodillos cónicos de acuerdo con la reivindicación 6, en el que un elemento de acoplamiento se extiende a través del cono y del separador de empuje para acoplarlos.

8. Un cojinete de rodillos cónicos de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el cono y el separador de empuje están unidos integralmente formando un cono integral.

9. Un cojinete de rodillos cónicos de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el anillo de compensación es más corto que la distancia entre los topes cuando la temperatura del anillo de compensación está por debajo del valor preestablecido.

10. Un cojinete de rodillos típico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el cono tiene un saliente en el extremo grande de su superficie de rodadura, y el anillo de nervio tiene un nervio que circunda al saliente y que lleva la cara de nervio.

11. Un cojinete de rodillos cónicos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la superficie de tope está inclinada formando un ángulo oblicuo con respecto al eje, y el anillo de nervio posee una superficie extrema a lo largo de la cual apoya éste en la superficie de tope, estando la superficie extrema inclinada con un ángulo oblicuo similar respecto al eje.

12. Un procedimiento para evitar una precarga excesiva en un cojinete de rodillos cónicos que facilita la rotación alrededor de un eje (X), y que posee una copa (48) y un cono (60) dotados de superficies de rodadura (54, 70) ahusadas y rodillos (52) cónicos dispuestos en una fila entre las superficies de rodadura, comprendiendo dicho procedimiento;

posicionar un anillo (64) de nervio en un extremo del cono, siendo el anillo de nervio axialmente desplazable con relación al cono, y teniendo una cara (88) de nervio en el extremo grande de la superficie de rodadura del cono;

empujar el anillo (64) de nervio hacia una posición operativa normal, y

con un anillo (68) de compensación formado a partir de un material que tiene un coeficiente de expansión térmica más alto que el material a partir del cual se han formado el cono (60) y el anillo (64) de nervio, empujar el anillo (64) de nervio hacia fuera del cono (60) cuando la temperatura del anillo (64) de nervio se eleve de modo que desplace la cara (88) de nervio hasta más allá de la superficie de rodadura del cono y reduzca la precarga en el cojinete.

13. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el anillo de compensación desplaza el anillo de nervio cuando la temperatura del anillo de compensación alcanza un valor más alto que la temperatura operativa de estado estable normal del cono y del anillo de nervio.

14. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, y que comprende además limitar el anillo de compensación radialmente.