Sistema para aplicación de cargas de flexión en un eje rotativo.

Sistema para la aplicación de cargas de flexión en un eje rotativo,

y más particularmente, para introducir cargas en el extremo de un eje rotativo provocando una flexión en el mismo.

Según el sistema, se dispone una cadena de carga formada por un actuador hidráulico (1), una célula de carga (2), una horquilla (3), dos rótulas (4), un cuerpo central (6) y dos rodamientos (5) y es capaz de absorber la deformación del extremo del eje (7) mientras éste flecta y gira.

De aplicación preferente en ensayos de caracterización de materiales, ensayos en componentes de aerogeneradores, aeronáutica y automoción.

El objeto del invento se refiere a un sistema para la aplicación de cargas de flexión en un eje rotativo, de aplicación preferente en ensayos de caracterización de materiales, ensayos en componentes de aerogeneradores, aeronáutica y automoción.

En este tipo de ensayos, se introduce una carga en el extremo de un eje en voladizo y giratorio. El mecanismo debe ser capaz de transmitir la carga y absorber la deformación del vástago. Para ello es necesaria una unión con dos grados de libertad: el del giro del eje y el de la deformación debida a la flexión del mismo.

En el actual estado de la técnica, la forma de aplicar carga en un eje con más de un grado de libertad consistía en uniones esféricas, comúnmente llamadas rótulas. Este elemento está compuesto por un anillo móvil insertado en una corona, siendo la superficie de contacto entre ellos esférica y recubierta por un material de baja fricción. El eje se acopla en un orificio cilíndrico que atraviesa el anillo central.

Las limitaciones de las rótulas convencionales es que, bajo cargas grandes y a velocidades de rotación altas, el material antifricción se degrada rápidamente, quedando la pieza inservible. El sistema objeto del invento permite solucionar este problema y cubre un amplio rango de cargas, velocidades de rotación y diámetros de eje. Se caracteriza porque se compone de un actuador hidráulico, una célula de carga, una horquilla con dos rótulas y un cuerpo central con dos rodamientos de rodillos cónicos y, según el mismo, el actuador hidráulico introduce la carga; la célula de carga va unida al vástago del actuador hidráulico; la horquilla va unida a la célula de carga y divide la fuerza del actuador hidráulico en dos brazos transmitiéndola a las dos rótulas, que absorben la deformación del eje principal cuando flecta. Dichas rótulas van montadas en sendos ejes de giro que sobresalen del cuerpo central, por el que se transmite la carga proveniente de las rótulas hasta los dos rodamientos, que van insertados en el cuerpo central y permiten un valor de carga y una velocidad de rotación del eje principal altos.

Con esta estructuración, eje principal giratorio, montado en el cuerpo central, flecta debido a la carga que le llega a través de la cadena de carga formada por el actuador hidráulico/célula de carga/horquilla; y la conjunción de rodamientos/rótulas elimina la pura de tracción-compresión.

Las ventajas del invento respecto a las soluciones conocidas radican en que:

la presencia de rodamientos permite un valor de carga y una velocidad de rotación del eje principal altos;

el conjunto rodamientos más rótulas elimina la aparición de momentos flectores en la cadena de carga actuador-célula de carga. De esta manera los dispositivos se encuentran bajo las condiciones óptimas de trabajo, esto es, carga pura de tracción-compresión.

Por ello, el contenido de la presente solicitud constituye un invento nuevo que implica actividad inventiva, y es susceptible de aplicación industrial.

Para comprender mejor el objeto de la presente invención, se representa en los planos una forma preferente de realización práctica, susceptible de cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento. La figura 1 es una vista esquemática en perspectiva de una realización práctica del sistema objeto del invento.

La figura 2 es una sección ampliada del cuerpo central (6) con los rodamientos (5) insertados en él. También se ha representado esquemáticamente el eje rotativo (7) y la horquilla (3) .

Se describe a continuación un ejemplo de realización práctica, no limitativa, del presente invento. No se descartan en absoluto otros modos de realización en los que se introduzcan cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento; por el contrario, el presente invento abarca también todas sus variantes.

De conformidad con la invención, el sistema para la aplicación de cargas de flexión en un eje rotativo, de acuerdo con el invento incluye, básicamente, los siguientes componentes y particularidades:

1. actuador hidráulico

5. rodamientos

6. cuerpo central

7. eje rotativo

Los medios para lograr el giro del eje principal (7) así como su anclaje (8) , opuesto a la aplicación de la carga, no forman parte del objeto del invento.

De conformidad con la invención, y según la realización representada, el actuador hidráulico (1) se dispone verticalmente sobre un suelo técnico (no representado) , con una rótula (10) en su base de forma que su cuerpo (11) puede bascular respecto a dicho suelo técnico.

Este actuador hidráulico (1) está concebido para aplicar cargas, tanto de tracción como de compresión, en la dirección longitudinal al eje de su cuerpo (11) , transformando la presión hidráulica de sus cámaras en fuerza al final de su vástago/émbolo (12) .

En el extremo de dicho vástago/émbolo (12) se acopla la célula de carga (2) ; yendo dicha célula de carga (2) monitorizada.

La célula de carga (2) monitorizada se une a la horquilla (3) , que divide la carga simétricamente entre sus dos brazos (3a) , (3b) , que acaban en sendas rótulas (4) . No se describe con mayor detalle estas rótulas (4) porque son elementos comerciales para uniones esféricas.

Esta cadena de carga descrita, a su vez, se une pivotantemente al cuerpo central (6) por medio de dos ejes (61) que sobresalen del mismo. Los dos ejes (61) son coaxiales y, al insertarlos en las rótulas (4) , el único grado de libertad permitido es el giro alrededor de los mismos. Este giro será un movimiento oscilatorio, a baja velocidad angular, provocado por la flexión del eje principal (7) rotatorio.

En el ejemplo de realización representado, el citado cuerpo central (6) es de estructuración monopieza al cual se ha practicado un alojamiento cilíndrico y pasante, del mismo diámetro que los rodamientos (5) que van insertados en él. Ver figura 2.

Estos rodamientos (5) se dimensionan para ser capaces de aguantar tanto cargas radiales como axiales, que aparecerán cuando el eje principal (7) flecte y se produzca un giro del cuerpo central (6) alrededor del eje que forman las rótulas (4) .

En el ejemplo de realización representado, se ha considerado un par de rodamientos de rodillos cónicos (5) , debido al amplio rango de características que cubren, fiabilidad, coste económico y facilidad de suministro. La figura 2 muestra una sección del montaje de estos rodamientos (5) entre el cuerpo central (6) y el eje principal (7) .

El diseño tanto del eje principal (7) como del cuerpo central (6) deberá prever la correcta instalación de los rodamientos (5) (no representada en la figura 2, ya que se trata de una simplificación ilustrativa) . El giro en el eje principal (7) , así como su anclaje (8) opuesto a la aplicación de carga, forman parte de sistemas externos y no contemplados en el objeto del presente invento.

A los efectos del invento son indistintos y accesorios, entre otros:

El tipo de material empleado en el cuerpo central (6) aunque, particularmente, dicho cuerpo central (6) es de acero;

El tipo de rodamientos (5) empleados aunque, particularmente, dichos rodamientos (5) son de rodillos cónicos.

Podrán ser variables los materiales, dimensiones, proporciones y, en general, aquellos otros detalles accesorios o secundarios que no alteren, cambien o modifiquen la esencialidad propuesta.

1. Sistema para la aplicación de cargas de flexión en un eje rotativo, caracterizado porque, según el mismo, se dispone: a) un actuador hidráulico (1) , que introduce la carga; 5 b) una célula de carga (2) unida al vástago (12) del actuador hidráulico (1) ; c) una horquilla (3) , unida a la célula de carga (2) , que divide la fuerza del actuador hidráulico (1) en dos brazos (3a) , (3b) y la transmite a d) dos rótulas (4) , que absorben la deformación de un eje principal (7) cuando flecta; yendo montadas dichas rótulas (4) en sendos ejes de giro (61) que sobresalen de 10 e) un cuerpo central (6) , por el que se transmite la carga proveniente de las rótulas hasta

f) dos rodamientos (5) , que se insertan en el cuerpo central (6) y permiten un valor de carga y una velocidad de rotación del eje principal altos; de modo que el eje principal giratorio (7) , montado en dicho cuerpo central (6) , flecta

debido a la carga que le llega a través de la cadena de carga formada por el actuador hidráulico (1 ) /célula de carga (2) /horquilla (3) y la conjunción de rodamientos (5) /rótulas

(4) elimina la aparición de momentos flectores y los dispositivos se encuentran bajo carga pura de tracción-compresión

2. Sistema para la aplicación de cargas de flexión en un eje rotativo, según reivindicación 20 1, caracterizado porque, particularmente, el cuerpo central (6) es de acero.

3. Sistema para la aplicación de cargas de flexión en un eje rotativo, según reivindicación 1, caracterizado porque, particularmente, los rodamientos (5) son de rodillos cónicos.