BRPI0703518B1

BRPI0703518B1 - Anel externo, mancal articulado e processo para produção de um anel externo

Info

Publication number: BRPI0703518B1
Application number: BRPI0703518-7A
Authority: BR
Inventors: Kamran Laal Riahi; August Stadlmayr
Original assignee: Federal-Mogul Deva Gmbh
Priority date: 2006-09-14
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2019-08-20
Also published as: JP2008069971A; ES2633091T3; EP1900948B1; EP1900948A2; PL1900948T3; HUE032652T2; BRPI0703518A; EP1900948A3; US8226297B2; US20080161117A1

Abstract

mancal articulado com anel externo de plástico e processo para sua produção a invenção refere-se a um anel externo para um mancal articulado ou a um tal mancal articulado, sendo que o anel externo apresenta uma camada deslizante situada internamente e uma camada de suporte situada externamente e sendo que a camada deslizante e a camada de suporte são formadas de um material composto de fibras enrolado. a invenção refere-se ainda a um processo para a produção de tal anel externo, em que sucessivamente uma camada deslizante e uma camada de suporte de fibras embebidas em resina sintética são enroladas sobre um mandril de enrolamento e, depois do endurecimento, são formados anéis externos do corpo enrolado assim produzido. a camada deslizante e a camada de suporte são enroladas sobre um mandril de enrolamento cilíndrico, o anel externo é provido de uma junta de separação abrindo precisamente o mesmo e material de camada deslizante é desbastado em seu lado interno de tal maneira que é obtido um contorno semi-esférico para alojamento de um anel interno complementar.

Description

ANEL EXTERNO, MANCAL ARTICULADO E PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE UM ANEL EXTERNO

A invenção refere-se a um anel externo para um mancal articulado ou a um tal mancal articulado, sendo que o anel externo apresenta uma camada deslizante situada internamente e uma camada de suporte situada externamente e sendo que a camada deslizante e a camada de suporte são formadas de um material composto de fibras enrolado. A invenção refere-se ainda a um processo para a produção de tal anel externo, em que sucessivamente uma camada deslizante e uma camada de suporte de fibras embebidas em resina sintética são enroladas sobre um mandril de enrolamento e, depois do endurecimento, são formados anéis externos do corpo enrolado assim produzido.

Esse processo é conhecido por exemplo da patente alemã DE 42 20 327. No processo ali descrito para produção de mancais deslizantes é empregado um núcleo de enrolamento, que consiste em uma disposição alternada de anéis de molde para a formação do perfil interno em forma de panela e anéis de separação para formação das áreas do lado frontal. Como material de camada deslizante são propostas fibras de PTFE e/ou altamente resistentes embebidas com resina sintética, que são enroladas sobre o núcleo de enrolamento. Depois do endurecimento do corpo de enrolamento assim formado e depois do desbaste de material na periferia externa, os anéis externos e os anéis de separação podem ser individualmente extraídos do eixo. Nesse processo, depois da extração do eixo, os anéis de molde permanecem no anel externo e formam o anel interno do mancal. A desvantagem é que, em função da fabricação, não pode ser

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2/20 ajustada uma folga de mancal e o anel externo envolve estreitamente o anel de forma, respectivamente o anel interno. Esse mancal tende a um rápido desgaste.

Outros processos, em que o anel externo e o anel interno são produzidos separadamente e posteriormente unidos entre si, são bem conhecidos. Mas surge então sempre a questão de como devam ser reunidos o anel externo e o anel interno. A patente alemã DE 84 00 958 U1 propõe, por exemplo, configurar o anel externo do mancal articulado radial de tal maneira que este apresente filetes elásticos axialmente orientados em um lado frontal, os quais, quando da inserção do mancal em uma perfuração de caixa, são de tal maneira deformados que uma parte do anel externo encosta com protensão na superfície do pino esférico aí montado, previamente introduzido. Também nesse caso há a desvantagem de que a folga de mancal só pode ser imprecisamente ajustada dessa maneira. Além disso, devido aos filetes elásticos, perifericamente individualizados, a capacidade de carga do mancal não pode ter uma ótima restrição.

Da patente WO 89/02542 é conhecido um anel externo formado de dois casquilhos de chapa prensados e/ou soldados entre si, entre os quais é inserido o anel interno. O compartimento oco encerrado entre os casquilhos de chapa do anel externo e o anel interno é em seguida completado com plástico. Semelhantemente à DE 42 20 327, tampouco pode ser aí ajustada uma folga de mancal. Ademais, o processo de produção é dispendioso e é pequena a precisão de fabricação.

A DE 20 2004 013 251 U1 e a DE 10 2004 041 084 A1

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3/20 propõem, para a solução do problema, um anel externo composto de dois anéis. Conforme a DE 20 2004 013 251 U1, os dois anéis são unidos entre si com travamento devido a material no lado frontal por meio de união por solda ou solda forte. Como material para o anel externo se propõe metal ou cerâmica. No caso da DE 10 2004 041 084 A1, os anéis do anel externo dividido são fixados radialmente e axialmente por meio de um invólucro enrolado. Como material para o invólucro se propõe, entre outros, um material composto de fibras.

Uma outra configuração do processo conhecido da DE 42 20 327 é conhecida da DE 295 12 317 U1. Aí o núcleo de enrolamento é de tal maneira executado que os anéis de separação apresentam, cada qual, duas saliências contrapostas, axialmente orientadas. Essas saliências constituem a forma para ranhuras de introdução nos anéis externo formados, que são dimensionadas de tal maneira que o anel de forma pode ser retirado sob rotação do anel externo endurecido e, em seguida, introduzido o anel interno propriamente dito. Dessa maneira, de fato é possível ajustar individualmente a folga do mancal. Mas esse processo tem a desvantagem de que, devido às ranhuras de introdução, a seção transversal de carga do anel externo é reduzida. Além disso, as ranhuras formam arestas se estendendo transversalmente à direção de curso, as quais podem produzir uma ruptura da película lubrificante e, com isso, insuficiente lubrificação do mancal. Finalmente, é aí elevado o perigo de sujeira.

A DE 20 2005 005 829 trata de caixa de mancal ou corpo de mancal moldado a injeção de plástico, em que o corpo de

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4/20 mancal ou a caixa de mancal é empregado igualmente como forma para o respectivo componente de movimento oposto. À semelhança da DE 42 20 327 disso resulta a desvantagem de que com esse processo tampouco se pode ajustar uma folga de 5 mancal.

A DE 35 24 761 A1 descreve um outro caminho, em que se propõe um anel externo saltado em um ponto, em cuja superfície interna é fundido um mancal deslizante com auxílio de um anel de ferramenta como forma de fundição.

Para a remoção do anel de ferramenta e para a subseqüente inserção do anel interno, o anel externo é escanchado na junta de separação e assim arqueado.

Todos os processos anteriormente mencionados ou apresentam a desvantagem de que os mancais não podem ser 15 produzidos com suficiente precisão e, portanto, têm propriedades insuficientes, ou os processos de produção requerem em geral várias etapas de processo sucessivas e o processamento de diversos materiais, o que pode tornar o processo de produção lento e caro e restringir a 20 durabilidade dos mancais.

Constitui objetivo da presente invenção superar as referidas desvantagens.

O objetivo é alcançado por um anel externo segundo a reivindicação 1, por um mancal articulado segundo a 25 reivindicação 10 e por um processo segundo a reivindicação 13.

A junta de separação abrindo o anel externo, prevista segundo a invenção, diferentemente do estado atual da técnica conhecido, não serve para a deformação de um anel 30 de ferramenta ou forma, mas sim apenas para a montagem,

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5/20 isto é, para a inserção posterior de um anel interno.

Frente aos anéis externos conhecidos, com camada deslizante fundida, a camada deslizante do anel externo de acordo com a invenção é provida de um elemento de reforço e apresenta 5 melhor ligação aderente à camada de suporte, o que contribui juntamente para melhor estabilidade do mancal. De acordo com a invenção, aproveitam-se a elasticidade e a tensão de material do material composto de fibras enrolado, condicionada pela fabricação. Pois se verificou que anéis 10 de mancal produzidos por técnica de enrolamento apresentam tensão própria suficientemente grande, atuando em direção periférica, que faz com que a junta de separação se feche novamente por si mesma.

No processo de acordo com a invenção, a camada 15 deslizante e a camada de suporte podem, portanto, ser enroladas de maneira simples sobre um mancal de enrolamento cilíndrico. Isso pode ser efetuado na medida em que a camada deslizante, consistindo ou em um fio individual ou em uma fibra individual, um feixe de fios ou fibras ou de 20 um tecido ou malha (pre-preg) pré-fabricado, é enrolada ou depositada em torno do mandril de enrolamento. O corpo de enrolamento tubular assim produzido, com seção transversal circular, é desenformado da matriz de plástico depois do endurecimento. Um anel externo cilíndrico, dele 25 individualizado, por exemplo, por serragem, é provido de uma junta de separação abrindo precisamente o mesmo, a qual se fecha devido à tensão própria do material anular enrolado. A junta de separação se estende de preferência em direção axial e, de modo especialmente preferido, em um 30 plano que encerra o eixo cilíndrico do anel, de modo que a

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6/20 força elástica é perpendicular às duas áreas de corte do lado frontal e não conduz a um deslocamento relativo das extremidades de anel abertas. Em uma forma de execução alternativa, a junta de separação se estende em um padrão em ziguezague ou irregular.

Depois do fechamento da junta de separação, quando esta apresenta uma largura de corte final, a seção transversal do anel de fato não mais é de forma circular ideal. Mas isso não constitui uma desvantagem, pois, de acordo com a invenção, ela é acabada ao menos no lado interno. Ali é desbastado material de camada deslizante do anel, de modo que à camada deslizante é conferido um contorno interno semi-esférico para alojamento de um anel interno com superfície em forma de segmento esférico. Dessa maneira, se ajusta simultaneamente a requerida folga de mancal. Graças à junta de separação fechada e ao exato acabamento é assegurado que à área deslizante seja conferida uma seção transversal de suporte máxima por toda a periferia. Via de regra, o anel externo é também acabado em seu lado externo. Isso dependerá da relação da periferia anular para com a largura de corte da junta de separação.

A camada deslizante do anel externo apresenta como elemento de reforço, de preferência, um fio de plástico com filamentos de poliéster e com partículas de PTFE incorporadas. De modo correspondente é posteriormente constituído o processo de acordo com a invenção.

Sendo a camada deslizante enrolada direta ou indiretamente de um fio de plástico com filamentos de poliéster e com partículas de PTFE incorporadas - direta ou indiretamente no sentido acima mencionado, de tal maneira

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7/20 que a camada deslizante é enrolada ou de um fio de plástico individual, de um feixe de fios de plástico ou de uma malha ou tecido formado de fios de plástico -, resulta uma capacidade de acabamento nitidamente aperfeiçoada em

comparação com materiais compostos de fibras conhecidos.
Como lubrificante	sólido	da	camada	deslizante
autolubrificante é conhecido	o	emprego	de PTFE

(politetrafluoretileno) ou grafite. Essas substâncias ou são misturadas em forma de partículas à matriz de plástico ou, no caso de PTFE, retorcidas em forma de um filamento juntamente com outros filamentos de plástico para o fio de plástico da camada deslizante. Como é sabido, poliéster é em geral empregado como plástico de fio. Tipicamente, são então retorcidos entre si para um fio dois filamentos de poliéster e um filamento de PTFE.

Contudo, ainda não puderam ser alcançadas propriedades tribológicas e mecânicas satisfatórias para todas as aplicações. Pois PTFE, devido à forte ligação intermolecular dos átomos de carbono e flúor, é de reação lenta e tem uma tensão superficial muito pequena. Por isso, uma reação química da matriz de plástico com o PTFE não tem lugar ou não tem lugar digno de nota. Especialmente com emprego dos fios de plástico conhecidos feitos de dois filamentos de poliéster e um filamento de PTFE foi constatado que os filamentos de PTFE alcançam apenas uma ligação de aderência muito pequena para com a matriz de plástico. Isso tem por conseqüência o fato de que as camadas deslizantes conhecidas só dificilmente ou nem mesmo podiam ser acabadas mecanicamente, pois os filamentos de PTFE não raramente eram desprendidos do composto de fibra.

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A conseqüência era, em geral, uma deslaminação da camada deslizante, uma deterioração das propriedades tribológicas e da resistência ao desgaste da camada deslizante.

Esse problema é solucionado por uma camada deslizante à base do fio de plástico de acordo com a invenção com filamentos de poliéster e com partículas de PTFE aí incorporadas, especialmente por fiação. Esse fio tem, frente às fibras retorcidas conhecidas, ainda a vantagem de maior variabilidade do teor dos componentes individuais do 10 fio ou da fibra, especialmente de seu teor de PTFE. Por isso, já quando da fabricação do fio de plástico, suas propriedades podem ser modificadas com precisão bem maior. Uma vez que as partículas de PTFE, em oposição ao filamento de PTFE, não se associam, isto é, devido a partículas de 15 PTFE ancoradas e dispostas aleatoriamente dentro dos filamentos de poliéster, o fio de plástico parece mais áspero e promove melhor ligação aderente entre o fio de plástico e a matriz de plástico. Finalmente, a incorporação das partículas de PTFE nos fios de plástico reforça a 20 retenção mecânica dos mesmos, sobretudo por travamento devido à forma.

A camada deslizante pode, portanto, ser bem trabalhada mecanicamente, isto é, com levantamento de aparas. O emprego do fio de plástico com partículas de PTFE na camada 25 deslizante é apropriado, portanto, especialmente, para os anéis externos de acordo com a invenção, em que só posteriormente material de camada deslizante no lado interno do corpo de enrolamento é desbastado. Juntamente com a melhor possibilidade de usinagem, pela melhor 30 incorporação das partículas de PTFE também podem ser

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9/20 obtidos melhores valores de desgaste, especialmente no tocante ao desgaste em profundidade.

A camada deslizante de acordo com a invenção também tem vantagens frente às camadas deslizantes conhecidas com partículas de PTFE como lubrificante sólido na matriz de plástico. Pois também como lubrificante sólido na matriz de plástico PTFE tem efeito redutor de resistência, com o quê as propriedades tribológicas são prejudicadas com alta carga e em ambiente aquoso e, enquanto que as partículas de PTFE na matriz de plástico devido à distinta densidade de material em geral assumem uma distribuição heterogênea, a distribuição das partículas vista por toda a área de deslizamento é muito homogênea, de vez que as partículas estão fixamente incorporadas na fibra/no fio, que se estende por toda a espessura da camada deslizante. Devido à aperfeiçoada homogeneidade e à aperfeiçoada ligação mecânica, finalmente também são obtidas propriedades tribológicas aperfeiçoadas. Isso se aplica tanto a curso a seco como também com emprego em ambiente aquoso.

Comprovou-se vantajoso que a fração em peso das partículas de PTFE no fio de plástico importe entre 2% em peso e 60% em peso e a fração em peso dos filamentos de poliéster no fio de plástico entre 40% em peso e 98% em peso. Com uma fração maior de partículas de PTFE, a ligação das partículas às fibras é pior e a capacidade de carga da camada deslizante diminui. De modo especialmente preferido, a fração em peso das partículas de PTFE no fio de plástico importa entre 2% em peso e 40% em peso, a dos filamentos de poliéster entre 60% em peso e 98% em peso e, de modo bem especialmente preferido, a fração em peso das partículas de

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PTFE importa entre 30% em peso e 36% em peso, enquanto que a fração em peso dos filamentos de poliéster no fio de plástico importa entre 64% em peso e 70% em peso. Nessa faixa de composição, a relação da durabilidade e das propriedades tribológicas da camada deslizante é otimamente ajustada para a maioria dos parceiros deslizantes que vêm ao caso.

Nessa relação de peso, a aderência entre o fio de plástico e a matriz de plástico permanece suficientemente alta, de modo que pode ser obtida boa capacidade de usinagem. De outro lado, a fração das partículas de PTFE é suficientemente alta para se obter uma boa propriedade de deslizamento.

Como já assinalado antes, o elemento de reforço do material composto de fibras apresenta a estrutura de um tecido ou malha produzido do fio de plástico ou a mera estrutura enrolada de um fio individual ou de vários fios paralelos ou em feixe, que é tipicamente produzida por enrolamento sobre um núcleo de enrolamento.

Nisso se manifestam particularmente bem as vantagens do fio de plástico empregado de acordo com a invenção. Pois devido a sua aspereza ele é destacadamente apropriado para a fabricação de camadas deslizantes no processo de enrolamento, em que o fio inicialmente é conduzido por uma cuba de embebimento com resina sintética, e então suficientemente embebido pela resina sintética. O processo de enrolamento proporciona a vantagem de que com isso pode ser produzida uma determinada estrutura enrolada, que é ajustada à aplicação pretendida do elemento deslizante ou da camada deslizante. Assim, as fibras podem ser

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11/20 posicionadas no composto de fibra de modo tão adequado a solicitação quanto possível, isto é, em correspondência à distribuição de força e tensão.

A camada deslizante apresenta, de preferência, uma matriz de plástico de resina sintética e, de modo especialmente preferido, de resina de epóxido.

Para muitas aplicações - adicionalmente às partículas de PTFE incorporadas por fiação ao fio de plástico - de preferência também partículas de PTFE são acrescentadas à matriz de plástico. A fração de partículas de PTFE na matriz de plástico importa então no máximo em 40% em peso.

Alternativamente, a matriz de plástico pode conter partículas de grafite. A fração em peso das partículas de grafite na matriz de plástico importa, de preferência, entre 1% em peso e 40% em peso.

Além disso, podem ser adicionadas à matriz de plástico tanto partículas de PTFE como também partículas de grafite, cuja fração em peso total importa, de preferência, em não mais do que 40% em peso.

Assim como a camada deslizante, a camada de suporte é também formada de um material composto de fibras enrolado. O plástico reforçado com fibra da camada de suporte consiste, vantajosamente, em uma matriz de plástico com uma fibra de vidro como elemento de reforço, sendo que a matriz de plástico consiste de preferência em uma resina sintética, de modo especialmente preferido, igualmente em resina de epóxido.

Assim como para a matriz de plástico da camada deslizante, resina de epóxido também é apropriada como matriz de plástico para a camada de suporte devido a

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12/20 destacadas propriedades de aderência, propriedades mecânicas e dinâmicas. Devido a sua estrutura molecular, resina de epóxido apresenta ainda muito boa resistência à umidade e tendência à inchação comparativamente baixa. Devido ao emprego da mesma matriz de plástico na camada deslizante e na camada de suporte aumentam ainda as forças de ligação entre a camada deslizante e a camada de suporte. Também o elemento de reforço da camada de suporte apresenta, de preferência, a estrutura de um tecido ou malha produzido da fibra de vidro ou, em uma outra forma de execução, uma estrutura enrolada, que é produzida pelo enrolamento das fibras de vidro sobre um mandril de enrolamento.

Sendo a camada deslizante e a camada de suporte depositadas sucessivamente no processo de enrolamento sobre um mandril de enrolamento, isso aumenta a eficiência da fabricação do material composto de mancal.

De modo especialmente preferido, a junta de separação é executada em forma de cunha com uma seção transversal se afilando radialmente para dentro.

O corte, com que a junta de separação é produzida, é selecionado de tal maneira que as duas áreas de corte do lado frontal, depois do fechamento da junta de separação, encostam completamente uma na outra. O ângulo de cunha do corte da junta de separação deve assim corresponder a um segmento de ângulo do círculo formado pelo anel externo.

A junta de separação pode ser produzida por meio de fresa de molde, folha de serra ou semelhante ou por meio de corte a jato de água ou corte a raio laser. Devido à grande tensão interior da peça de trabalho, verificou-se ser

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13/20 preferido o corte a jato de água como técnica de processo.

Além disso, nesse processo não ocorre desgaste de ferramenta, que pode levar a curtos tempos de vida útil da ferramenta precisamente em materiais compostos. As juntas 5 de separação assim produzidas apresentam todas uma largura de corte final”. Uma junta de separação sem prejudicar a largura de corte e, portanto, sem prejudicar a forma circular do anel pode ainda ser produzida, de maneira conhecida, por separação por ruptura ou o assim chamado 10 craqueamento”.

Outros objetivos, características e vantagens da invenção serão explicados a seguir com base em exemplos de execução com auxílio dos desenhos. Mostram:

Figura 1 - uma seção transversal pelo fio de plástico 15 empregado na camada deslizante de acordo com a invenção;

Figuras 2a, b - uma representação em perspectiva do mancal articulado de acordo com a invenção, para ilustração em corte parcial e em representação integral;

Figuras 3a, b - dois diagramas do coeficiente de 20 fricção de um mancal deslizante radial de acordo com a invenção sob diversas cargas em curso a seco;

Figuras 4a, b - dois diagramas do coeficiente de fricção de um mancal deslizante radial de acordo com a invenção sob diversas cargas em curso a úmido; e

Figura 5 - uma seção transversal pelo mancal articulado de acordo com a invenção.

O fio de plástico 10 empregado de acordo com a invenção para a camada deslizante como elemento de reforço está mostrado em representação em corte ampliada na figura 30 1. Ele consiste em filamentos de poliéster 12 orientados ao

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14/20 longo do fio e contém como segundo componente partículas de PTFE 14, que são incorporadas por fiação em disposição aleatória nos filamentos de poliéster 12. No processo de fabricação há muitas possibilidades de modificar as propriedades do fio. Por exemplo, o número dos filamentos de poliéster 12 por fio 10 pode ser variado dependendo do caso de aplicação. Mas deve ser atentado então para suficiente travamento devido a forma com as partículas de PTFE 14 incorporadas.

Igualmente pode ser variada a relação de peso entre os filamentos de poliéster 12 e as partículas de PTFE 14. No tocante à aderência, fricção e propriedade de deslizamento, verificou-se no entanto particularmente preferido que no fio de plástico a fração em peso das partículas de PTFE 14 importe entre 30% em peso e 36% em peso e a fração em peso dos filamentos de poliéster 12 entre 64 % em peso e 70% em peso.

A titulação do fio de plástico 10 segundo a figura 1 tem um valor preferido entre 0,01g/m ou 0,060g/m, especialmente entre 0,040g/m e 0,055g/m de fio.

Por esses parâmetros é obtida uma incorporação suficientemente firme das partículas de PTFE 14 nos filamentos de poliéster 12, que têm suficiente apoio tanto em favor da resistência ao desgaste como também para a usinagem mecânica. Por isso, a camada deslizante conserva suas boas propriedades tribológicas mesmo quando, por exemplo, é acabada por fresagem de ranhuras ou por mandrilagem.

As partículas de PTFE 14 estão ainda homogeneamente distribuídas pelo comprimento do fio e, com isso, por toda

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15/20 a estrutura do elemento de reforço tecida, emalhada ou enrolada. Devido ao composto em parte mais fofo, que forma uma pluralidade de canais, o fio 10 pode ser destacadamente umedecido e com isso bem processado. A umectação da matriz penetrando na profundidade dos canais provê melhor ligação por aderência.

No total, o fio de plástico 10 como também a camada deslizante pronta têm aparência áspera ou fibrosa. Essa aspereza óptica deve ser atribuída às partículas de PTFE 14 aleatoriamente orientadas e, devido a sua muito boa propriedade de deslizamento, não está associada a um elevado valor de fricção. No total, a propriedade de deslizamento da camada deslizante de acordo com a invenção, em diversas aplicações, permanece igualmente boa mesmo com longa duração de solicitação, como se pode identificar em conexão com os diagramas segundo as figuras 3 e 4.

As figuras 2a, 2b e 5 mostram o mancal articulado 20 de acordo com a invenção em diversas vistas. Ele consiste em um anel externo 22, que engasta um anel interno 24, isto é, envolve-o com travamento devido a forma e de modo imperdível. O anel externo 22 apresenta em seu lado interno uma camada deslizante 2 6 e em seu lado externo uma camada de suporte 28.

Ambas as camadas 26, 28 foram depositadas sucessivamente no processo de enrolamento sobre um mandril de enrolamento, resultando uma estrutura enrolada típica.

Para elementos deslizantes simétricos em rotação o enrolamento é um processo de produção especialmente simples e barato. As estruturas de ambas as camadas podem ser adaptadas, de maneira simples, às exigências mecânicas do

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16/20 mancal. Ao lado das estruturas em cruz simples, representadas, os fios podem ser enrolados não apenas individualmente, mas sim também agrupados em feixes, podendo assim a correspondente camada ser mais rapidamente enrolada. A camada deslizante e a camada de suporte podem também ser produzidas por distintos processos.

Enquanto que na camada deslizante 26 e na camada de suporte 28 são empregados distintos elementos de reforço, a saber, o fio de plástico representado na figura 1, de um lado, ou fibras de vidro na camada de suporte 28, de outro lado, a matriz de plástico em ambas as camadas é de preferência a mesma, a saber, resina de epóxido. Devido a suas destacadas propriedades de aderência, propriedades mecânicas e, não por último, devido a seu preço relativamente baixo, esta é muito bem apropriada. Alternativamente, por exemplo, no entanto, também podem ser empregadas resinas de poliéster insaturadas ou resinas de viniléster.

Para a camada de suporte 28 vêm ao caso, além das fibras de vidro comprovadas, também, por exemplo, fibras de carbono como elementos de reforço. O fio também pode ser inicialmente previamente processado para um tecido, malha ou uma outra estrutura.

À matriz de plástico da camada deslizante 26 são misturados, em muitos casos de aplicação, lubrificantes sólidos, como, por exemplo, partículas de grafite ou partículas de PTFE. A camada de suporte 28 apresenta, pelo contrário, via de regra, uma matriz de plástico sem mistura de componentes adicionais.

A camada deslizante 26 apresenta, em seu lado voltado

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17/20 para dentro, um perfil de superfície esférico, que é complementar ao segmento esférico, que é formado pelo anel interno 24. Esse perfil de superfície é produzido, depois do endurecimento do corpo de enrolamento pronto, seccionamento de um anel e separação do anel ao longo da junta de separação 30, mediante mandrilagem ou torneamento. Devido às propriedades anteriormente descritas do fio empregado de acordo com a invenção como elemento de reforço é obtida uma precisão bem grande e, então, não são prejudicadas as propriedades tribológicas da camada deslizante. Especialmente dessa maneira se pode ajustar com bastante precisão a desejada folga de mancal. Devido ao perfil na região de vértice 27, a camada deslizante 26 é executada radialmente mais fina do que a camada de suporte 28. Por isso, já quando do enrolamento deve ser considerada a geometria do mancal articulado 20 e aplicada uma camada deslizante 26 suficientemente espessa.

O anel interno 24 é em seguida inserido no anel externo 22 pronto, sendo este último escanchado na região da junta de separação 30. O escanchamento pode ser produzido por compressão do anel interno 24 ou, subsidiariamente, por aperto do anel externo 22. Devido a sua tensão própria, o anel externo se contrai então elasticamente e fixa o anel interno de modo imperdível. A junta de separação 30 se fecha.

O anel interno 24 apresenta, como é usual, axialmente, um comprimento maior do que o anel externo 22, de modo que, quando ambos os anéis estão orientados coaxialmente, se projeta simetricamente do mesmo em ambos os lados. O anel interno 24 apresenta, como igualmente é usual, uma

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18/20 perfuração de passagem 32 central para alojamento de um eixo a ser montado.

As figuras 3a, b mostram o comportamento do coeficiente de fricção entre uma bocha de mancal deslizante radial de acordo com a invenção e um eixo nele montado, que foi determinado em um ensaio de teste no curso a seco. O eixo com uma aspereza de Ra = 0,4 a 0,8 foi então girado em vaivém em um ângulo de 45^o e com uma velocidade de rotação de 0,01m/s. A carga específica então radialmente aplicada importou, no caso da curva de medição superior, em 25MPa (fig. 3a). No caso da curva de medição inferior (fig. 3b), sob condições ademais idênticas, foi aplicada uma carga específica radial de 50MPa.

Os resultados mostram que, depois de uma curta fase inicial de cerca de 2000 ciclos, foi respectivamente alcançado um mínimo coeficiente de fricção, que no caso da maior carga por toda a duração do teste de 60000 ciclos, aproximadamente constante, importou em torno de 0,05. No caso da menor carga, o coeficiente de fricção aumentou, após atingir o mínimo, inicialmente lentamente, de cerca de 0,06, e alcançou após um período de cerca de 15000 ciclos, no entanto, uma saturação em torno de 0,1. O coeficiente de fricção ligeiramente aumentado no caso da menor carga está de acordo com a taxa de desgaste. Esta se situou a 25MPa em um valor de 5,1pm/km (trecho de deslizamento), enquanto que no caso da maior carga de 50 MPa alcançou um valor de 10,7pm/km. Devido ao elevado desgaste total com maior carga de 35pm frente a 17,5pm com menor carga, mais lubrificante sólido é liberado, que baixa o valor de fricção. Por isso, sobretudo no caso da maior carga, também pôde ser

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19/20 verificado um significativo alisamento da área de mancal deslizante ativado a pressão.

As figuras 4a e 4b mostram o comportamento do coeficiente de fricção do eixo montado em uma bucha de 5 mancal deslizante radial sob condições de curso a úmido, isto é, em água. As condições de teste foram, ademais, as mesmas que acima. Também aí se verifica que o coeficiente de fricção, no caso da maior carga de 50MPa, diagrama inferior na figura 4b, é menor do que no caso da carga 10 menor de 25MPa, diagrama superior na figura 4b. O coeficiente de fricção alcançou, depois de uma fase inicial um pouco prolongada em comparação com o curso a seco a 25 MPa, aproximadamente o mesmo valor de 0,1. A 50MPa pôde ser determinado um valor médio de 0,06, um pouco maior em 15 comparação com o curso a seco. Também aí pode ser verificada uma taxa de desgaste menor a 25MPa de 8,1pm/km e, com isso, um desgaste de 21,25pm menor, por toda a duração de teste de cerca de 47000 ciclos, frente a 27,2pm/km ou 70pm a 50MPa. Novamente, sobretudo no caso da 20 maior carga, pôde ser verificado um significativo alisamento da área de mancal deslizante ativada a pressão.

Em ambos os casos de carga, no entanto, não foi identificável um significativo desprendimento da camada deslizante. Os valores de desgaste estavam nitidamente 25 abaixo daqueles dos elementos deslizantes de plástico conhecidos.

Os resultados e as conclusões anteriores podem ser aplicados ao mancal articulado de acordo com a invenção, quando como parceiro deslizante para o anel externo de 30 material composto de fibras com a fibra contendo partículas

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20/20 de PTFE é selecionado um anel interno de aço ou ao menos com uma superfície de aço, de preferência de um aço com uma dureza de superfície > 120 HB e, especialmente de preferência, com uma dureza de superfície > 180 HB.

Alternativamente, também vêm ao caso combinações do material composto de fibras de acordo com a invenção com um anel interno de cerâmica ou um material de cerâmica metálico.

LISTA DE REFERÊNCIAS fio de plástico filamento de poliéster partículas de PTFE mancal articulado anel externo anel interno camada deslizante camada de suporte junta de separação perfuração

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Anel externo (22) para um mancal articulado (22) com uma camada deslizante (26) situada internamente e uma camada de suporte (28) situada externamente, em que a camada deslizante e a camada de suporte são formadas de um material composto de fibras enrolado, caracterizado pelo fato de exatamente uma junta de separação (30) abrir o anel externo, em que a camada deslizante contém um fio de plástico (10) como elemento de reforço, o qual possui

filamentos de poliéster (12) nos quais há a fiação de partículas de PTFE (14). 2. Anel externo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, no fio de plástico (10) , a fração das partículas de PTFE (14) importa entre 2 % a 60%

em peso e a fração dos filamentos de poliéster entre 40% a 98% em peso.

2/3 partículas de PTFE.

3/3 filamentos de poliéster (12) e partículas de PTFE (14) fiadas ali.

3. Anel externo, de acordo com reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que, no fio de plástico (10), a fração das partículas de PTFE importa entre 30% a 36% em peso e a fração dos filamentos de poliéster entre 64 % a 70% em peso.

4. Anel externo, de acordo com qualquer uma das

reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a camada deslizante (26) possui uma matriz de plástico de resina sintética. 5. Anel externo, de acordo com reivindicação 4,

caracterizado pelo fato de que a matriz de plástico consiste em resina de epóxido.

5 produzida com uma seção transversal em forma de cunha, afilando-se radialmente para dentro.

6. Anel externo, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a matriz de plástico contém

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7. Anel externo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a junta de separação (30) é executada em forma de cunha com uma seção transversal se afilando radialmente para dentro.

8. Mancal articulado (20) caracterizado por ter um anel externo (22), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, e um anel interno (24).

9. Mancal articulado (20), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o anel interno (24) apresenta uma superfície de aço com uma dureza de superfície maior do que 120 HB.

10. Mancal articulado, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o anel interno (24) possui uma dureza de superfície de aço maior do que 180 HB.

11. Processo para produção de um anel externo (22) para um mancal articulado (20), em que uma camada deslizante (26) e uma camada de suporte (28) de fibras embebidas com resina sintética são enroladas sucessivamente sobre um mandril de enrolamento e, depois do endurecimento, são formados anéis externos do corpo de enrolamento assim produzido, caracterizado pelo fato de que a camada deslizante (26) e a camada de suporte (28) são enroladas sobre um mandril de enrolamento cilíndrico, o anel externo

é provido com exatamente uma junta de separação (30) o abrindo, e material de camada deslizante de seu lado interno é desbastado de tal maneira que é obtido um contorno semi-esférico para alojar um anel interno

complementar, em que a camada deslizante é enrolada direta ou indiretamente de um fio de plástico (10) que possui

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12. Processo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a junta de separação (30) é

13. Processo, de acordo a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que a junta de separação (30) é produzida por meio de corte a jato de água.