WO2017035610A1 - Disposicao construtiva introduzida em anel para fixacao de rolamento com orificio para expurgo de lubrificante - Google Patents

Disposicao construtiva introduzida em anel para fixacao de rolamento com orificio para expurgo de lubrificante Download PDF

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WO2017035610A1
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lubricant
hole
casting
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Gilson RODRIGO DA SILVA
Ricardo WILGES
Ronaldo MARQUARDT
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Weg Equipamentos Elétricos S.A.- Motores
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10—Construction relative to lubrication

Definitions

  • the present model consists of a bearing retaining ring used in rotating electric machines, which is cast with a lubricant purge hole. This cast ring is produced without the use of a casting core and without any machining process, resulting in a significant reduction in production costs.
  • molds and cores In casting processes, critical operations generally refer to the production of molds and cores.
  • the latter consists in obtaining cores, usually made from refractory materials in an area intended exclusively for such process, and their addition in the molds, aiming at the formation of cavities, holes and recesses of the parts.
  • the mold assembly is able to receive the casting operation of the metal and thus form the final product.
  • State-of-the-art rotating electric machines with bearing fastening rings are usually produced in three parts, two molds of sand suitable for casting using a two-piece model. parts and a third part, traditionally being a foundry male.
  • the lubricant purge is performed by the bearing fixing ring, requiring the application of casting taps to obtain the hole through which the lubricant purge occurs.
  • the purging hole is usually produced by some type of machining process.
  • a bearing lubrication system comprising at least one inlet hole for new lubricant and can be located on the bearing cap or locking ring , and at least one deteriorated lubricant outlet port, which may be be located on the bearing cap or mounting ring.
  • Such a lubrication circuit configuration allows bearings to periodically receive new lubricant and operate in a suitable environment as directed by the bearing manufacturers. It is well known to those skilled in the art that the correct lubrication of the bearings is closely associated with their life expectancy and hence the operating life of the machine.
  • US 2,959,457 shows a bearing configuration of a rotating electric machine for purging deteriorated lubricant during the bearing relubrication process.
  • the model disclosed here performs such a purge, but does not have mechanisms as in the above document, which increase the final cost of the product.
  • US 3,749,459 shows a bearing of a rotating electric machine containing a bearing retaining ring that facilitates the purging of deteriorated bearing lubricant by means of a device.
  • JPH08200379 shows a bearing configuration of a rotating electric machine containing a bearing retaining ring having lubricant bleed hole.
  • CN203387331U discloses a structure that utilizes a large opening for oil drainage.
  • the model proposed in the Chinese patent does not have a sealing closure element in the oil / grease orifice outlet, so that the engine does not pass tests for verification / validation of the degree of protection of the product.
  • An aggravating factor for this lubricant outlet port, generated by the assembly of two separate components, is that any misalignment or irregularity between the surfaces of the parts causes it not to be perfectly sealed, causing contaminant (both dust and water) to enter. ) inside the camera.
  • the present model aims to overcome the disadvantages of the state of the art, having as its main objective to eliminate the need for the use of casting taps to obtain the lubricant blowout hole of the bearing fixing ring, by means of molds comprising part of the geometry. bleed hole in an upper mold and another part in the mold bottom .
  • Figure 1 shows a perspective view of the mounting of the bearing retaining ring with lubricant bleed hole, object of the protection in the rotating electric machine.
  • Figure 2 shows an exploded view of the mounting of the bearing retaining ring on the rotating electric machine.
  • Figure 3 shows a front view of the bearing fixing ring with lubricant bleed hole.
  • Figure 4 shows a cross-sectional view in the region of the venting hole of the lubricant present in the clamping ring under protection.
  • the bearing retaining ring (l) has constructive characteristics that allow the part to be produced by only two foundry sand molds. Said molds are manufactured using a two-part model and are sized so that there are two shoulders with proper extraction angle. Once the molds obtained by these models are assembled, the joined shoulders play the role of the casting core and a hole can be obtained in the casting.
  • Hole (3a) is required for bearing lubricant output and can be made in rectangular, square, trapezoidal, triangular, semicircular or circular shapes, with the rectangular shape being the preferred configuration.
  • the model features a bearing clamping ring (l) used in rotating electric machines, preferably circular in shape, usually made of cast iron, aluminum or steel.
  • the ring (1) is fixed in the holes (2b) of the cover
  • the clamping ring (1) axially positions the bearing (4) in the bearing housing diameter corresponding to the face (5) on the cover (8) of the rotating electric machine.
  • the diameter of the face (5) of the housing The bearing (4) varies according to the size of the bearing and said face (5) has the function of locking the bearing (4) and the bearing fixing ring (1) radially.
  • the proposed model typically has a washer (7). ), preferably smooth, which performs the sealing function to ensure protection against penetration of contaminants.
  • This model also has a housing (6) for mounting sealing elements, not shown, in the drive shaft passage of the rotating electric machine. These sealing elements prevent contaminants such as dust and water from penetrating inside the bearing and thus the machine, ensuring protection and extending its service life.
  • this model has a hole (3a) for lubricant purge. This hole (3a) is normally positioned in the lower part of the clamping ring (l) to facilitate the lubricant's exit through the force of gravity, always observing the position of the machine in its application. It is obtained without the use of casting cores and is constructed to house a closing element (3), which has a sealing function preventing lubricant contamination and consequently bearing damage.
  • the closing element (3) is closed when the electric machine is running and bearing lubrication is not being performed. When lubrication of the machine is required, the closing element (3) opens allowing the lubricant to be purged.
  • hole (3a) does not need machining to obtain it, which avoids extra manufacturing costs.

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Abstract

O presente modelo consiste em um anel para fixação de rolamento utilizado em máquinas elétricas girantes, sendo este fundido com orifício para expurgo do lubrificante. Este anel fundido é produzido sem a utilização de macho de fundição e sem qualquer processo de usinagem, gerando uma redução significativa nos custos de produção, evitando possíveis perdas no processo de usinagem, e principalmente reduzindo as variações dimensionais geradas pelo processo com macho de fundição.

Description

"DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA INTRODUZIDA EM ANEL PARA FIXAÇÃO DE ROLAMENTO COM ORIFÍCIO PARA EXPURGO DE LUBRIFICANTE"
CAMPO DE APLICAÇÃO
[001] O presente modelo consiste em um anel para fixação de rolamento utilizado em máquinas elétricas girantes, sendo este fundido com orifício para expurgo do lubrificante. Este anel fundido é produzido sem a utilização de macho de fundição e sem qualquer processo de usinagem, gerando uma redução significativa nos custos de produção .
FUNDAMENTOS DO MODELO
[002] Nos processos de fundição, as operações críticas se referem de maneira geral, à produção dos moldes e dos machos. Esta última consiste na obtenção de machos, normalmente feitos a partir de materiais refratários em uma área destinada exclusivamente para tal processo, e sua adição nos moldes, visando a formação de cavidades, furos e reentrâncias das peças. Uma vez montados os machos nos moldes, o conjunto de moldes está apto a receber a operação de vazamento do metal e assim formar o produto final.
[003] As principais desvantagens pertinentes à macharia residem nas variáveis introduzidas na especificação do projeto, como a possibilidade de sopros e formação de bolhas devido à remoção de gases inadequada, ou em situações mais extremas, a expulsão do metal líquido do interior dos moldes. Outro fator relevante vem a ser o posicionamento correto dos elementos que compõem o molde e o macho. A ausência de um controle adequado nesta etapa pode acarretar em desvios dimensionais para valores além das normas de tolerância e como agravante, qualquer montagem entre componentes haverá desalinhamento e irregularidade entre as superfícies, comprometendo a qualidade do produto, pois não haverá garantia de que o mesmo será perfeitamente vedado, ocasionando a entrada de contaminantes, como por exemplo pó e água, no interior do produto. A atenção a todas estas variáveis acabam por encarecer o custo global do processo, impactando na automatização da linha de produção dos componentes fundidos.
[004] Máquinas elétricas girantes presentes no estado da técnica, com anéis para fixação do rolamento, especificamente com os anéis fabricados em ferro fundido, normalmente são produzidos por três partes, sendo dois moldes de areia própria para fundição com o uso de modelo de duas partes e uma terceira parte, tradicionalmente sendo um macho de fundição. Normalmente o expurgo do lubrificante é realizado pelo anel de fixação do rolamento, necessitando a aplicação de machos de fundição para a obtenção do orifício por onde ocorre o expurgo do lubrificante. Em casos onde o expurgo do lubrificante ocorre na tampa da máquina elétrica, o orifício de expurgo normalmente é produzido por algum tipo de processo de usinagem.
[005] Para o ótimo funcionamento da maioria das máquinas elétricas girantes, é necessária a utilização de um sistema de lubrificação dos rolamentos, compreendendo pelo menos um orifício de entrada para o lubrificante novo, podendo ser localizado na tampa ou no anel de fixação do rolamento, e pelo menos um orifício de saída do lubrificante deteriorado, podendo ser localizado na tampa ou no anel de fixação do rolamento. Tal configuração de circuito de lubrificação permite que os rolamentos recebam periodicamente novo lubrificante e operem em ambiente adequado, conforme orientação dos fabricantes dos rolamentos. É de conhecimento para os versados na técnica que a correta lubrificação dos rolamentos está intimamente associada à sua expectativa de vida e consequentemente à vida operacional da máquina .
[006] Assim, diante do exposto anteriormente, é perceptível a demanda por soluções que prescindam da etapa de macharia na fundição de anéis para fixação do rolamento de maneira a permitir sua viabilização em escala industrial.
DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA
[007] No estado da técnica existem documentos que apresentam dispositivos para fixação do rolamento.
[008] O documento US 2,959,457 mostra uma configuração de mancai de uma máquina elétrica girante para expurgo de lubrificante deteriorado durante o processo de relubrificação do mancai. O modelo aqui revelado, realiza tal expurgo, mas não possui mecanismos como no documento supracitado, que aumentam o custo final do produto.
[009] O documento US 3,749,459 mostra um mancai de uma máquina elétrica girante contendo um anel para fixação do rolamento que facilita o expurgo do lubrificante deteriorado do mancai por meio de um dispositivo.
[0010] O documento GB 1,134,128 mostra uma configuração de mancai com válvula para remoção automática do excesso de lubrificante do rolamento. [0011] O documento JPH08200379 mostra uma configuração de mancai de uma máquina elétrica girante contendo um anel de fixação do rolamento que possui orifício para expurgo do lubrificante.
[0012] 0 documento CN203387331U apresenta uma estrutura que utiliza uma grande abertura para drenagem de óleo. 0 modelo proposto na patente chinesa não possui um elemento de fechamento vedante na saída do orifício óleo/graxa, fazendo com que o motor não seja aprovado em testes para verificação/validação do grau de proteção do produto. Um agravante para este orifício de saída de lubrificante, gerado pela montagem de dois componentes separados, é que qualquer desalinhamento ou irregularidade entre as superfícies das partes, faz com que o mesmo não seja perfeitamente vedado, ocasionando a entrada de contaminante (tanto pó como água) no interior da câmara.
[0013] Diante do exposto, percebeu-se a ausência de soluções factíveis no que concerne a forma de obter o orifício de expurgo de lubrificante sem a utilização de processo de usinagem e sem uso de macho de fundição.
OBJETIVO DO MODELO
[0014] O presente modelo visa contornar as desvantagens do estado da técnica, tendo como objetivo principal eliminar a necessidade do uso de machos de fundição para obtenção do orifício de expurgo de lubrificante do anel de fixação do rolamento, através de moldes compreendendo parte da geometria do orifício de expurgo em um molde superior e outra parte no molde inferior .
[0015] Em um segundo aspecto do presente modelo, revela-se também um anel de fixação do rolamento de máquina elétrica girante fabricado a partir do conjunto de moldes ora proposto.
[0016] Em um outro aspecto do presente modelo, revela-se também uma máquina elétrica girante que utiliza o dito anel de fixação do rolamento com orifício para expurgo do lubrificante produzido sem uso de machos de fundição e sem qualquer processo de usinagem e permite a montagem de um elemento de fechamento vedante para evitar o ingresso de contaminantes no rolamento.
[0017] Portanto no presente modelo existe uma vantagem económica na produção em relação ao estado da técnica, pois o presente modelo elimina a necessidade do macho de fundição e exclui a necessidade do processo de usinagem .
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0018] A figura 1 apresenta uma vista em perspectiva da montagem do anel de fixação do rolamento com orifício para expurgo de lubrificante, objeto da proteção na máquina elétrica girante.
[0019] A figura 2 apresenta uma vista explodida da montagem do anel de fixação do rolamento objeto da proteção na máquina elétrica girante.
[0020] A figura 3 apresenta uma vista frontal do anel de fixação do rolamento com orifício de expurgo para lubrificante . [0021] A figura 4 apresenta uma vista em corte na região do orifício para expurgo do lubrificante presente no anel de fixação objeto da proteção.
DESCRIÇÃO DO MODELO
[0022] O anel(l) de fixação do rolamento possui características construtivas que permitem que a peça seja produzida por apenas dois moldes de areia própria para fundição. Os ditos moldes são fabricados com o uso de modelo de duas partes e são dimensionados para que haja dois ressaltos com ângulo de extração adequado. Assim que os moldes obtidos por estes modelos são montados, os ressaltos unidos fazem o papel do macho de fundição e é possível obter um orifício na peça fundida .
[0023] O orifício (3a) é necessário para saída de lubrificante do rolamento e pode ser produzido nos formatos retangular, quadrado, trapezoidal, triangular, semicircular ou circular, sendo a forma retangular a configuração preferencial.
[0024] O modelo traz um anel(l) de fixação de rolamento utilizado em máquinas elétricas girantes, com formato preferencialmente circular, normalmente fabricado em ferro fundido, alumínio ou aço.
[0025] O anel(l) é fixo nos orifícios (2b) da tampa
(8) por elementos (2) de fixação que atravessam a arruela (7) e os orifícios (2a) do anel (1) de fixação. O anel(l) de fixação posiciona axialmente o rolamento (4) no diâmetro de alojamento do rolamento, correspondente à face (5), existente na tampa (8) da máquina elétrica girante.
[0026] O diâmetro da face (5) do alojamento do rolamento (4) varia de acordo com o tamanho do rolamento sendo que a dita face (5) possui a função de travar o rolamento (4) e o anel (1) de fixação do rolamento (4) radialmente.
[0027] Na região de montagem dos elementos (2) de fixação, mais especificamente entre o elemento (2) de fixação e o orifício (2a) do anel (1) de fixação do rolamento, o modelo proposto normalmente possui uma arruela (7), preferencialmente lisa, que realiza a função de vedação para garantir a proteção contra a penetração de agentes contaminantes.
[0028] Este modelo também possui um alojamento (6) para montagem de elementos de vedação, não mostrados, na passagem do eixo de acionamento da máquina elétrica girante. Estes elementos de vedação impedem que contaminantes como por exemplo, pó e água, penetrem no interior do rolamento e, consequentemente, da máquina, garantindo proteção e aumentando a sua vida útil. Além das características já citadas, este modelo possui um orifício (3a) para expurgo de lubrificante. Este orifício (3a) é normalmente posicionado na parte inferior do anel(l) de fixação para facilitar a saída do lubrificante por ação da força da gravidade, sempre observando a posição da máquina em sua aplicação. Ele é obtido sem o uso de machos de fundição e construído para alojar um elemento (3) de fechamento, que tem função de vedação evitando a contaminação do lubrificante e consequentemente danos ao rolamento.
[0029] O elemento (3) de fechamento encontra-se fechado quando a máquina elétrica está em operação e não está sendo realizada a lubrificação do rolamento. Quando necessária lubrificação da máquina, abre-se o elemento (3) de fechamento permitindo o expurgo do lubrificante.
[0030] Em virtude do anel ser obtido sem a utilização de machos de fundição, o orifício (3a) não precisa de usinagem para sua obtenção, o que evita custos extras de fabricação.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1- "DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA INTRODUZIDA EM ANEL PARA FIXAÇÃO DE ROLAMENTO COM ORIFÍCIO PARA EXPURGO DE LUBRIFICANTE", um anel (1) em formato circular para fixação do rolamento que conta com quatro orifícios (2a) para fixação na tampa (2b) através dos elementos (2) de fixação, caracterizado por possuir um orifício (3a) retangular, na parte inferior do anel (1), o orifício (3a) é resultante do processo de fundição sem a utilização de machos de fundição, sendo o orifício (3a) para expurgo do lubrificante fechado por um elemento (3) de fechamento, retangular e concordante com o orifício (3a), e quando acoplado veda a saída de lubrificante.
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