BRPI0915037B1

BRPI0915037B1 - Método para fixar uma bucha à volta de uma parte de um veio através de uma ajustagem apertada

Info

Publication number: BRPI0915037B1
Application number: BRPI0915037-4A
Authority: BR
Inventors: Aleksandr Pulnikov
Original assignee: Atlas Copco Airpower, Naamloze Vennootschap
Priority date: 2008-06-13
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2019-04-09
Also published as: US8769797B2; US9332825B2; JP5320463B2; KR101473518B1; ATE547835T1; WO2009149524A2; US20140117742A1; CA2725117C; RU2475925C2; WO2009149524A3; CN102067417B; CA2725117A1; JP2011525790A; CN102067417A; RU2011100825A; KR101527335B1; EP2289153B1; KR20110031929A; BRPI0915037A2; EP2289153A2

Abstract

método para fixar uma bucha à volta de uma parte de um veio através de uma ajustagem apertada método para fixar uma bucha ( 5) em redor de uma parte ( 2) de um veio (1) com ajustagem forçada, caracterizado pelo fato que a bucha (5) é feita de diferentes camadas de compósito, as quais são ou não reforçadas com fibra, onde as camadas que estão situadas perto do perímetro exterior da bucha (5) têm uma maior elasticidade do que as camadas situadas perto da parede interior da bucha ( 5) acima mencionada e que este método compreende os seguintes passos: fornecer um elemento guia (7, 23) na extensão da parte (2) acima mencionada do veio (1), onde este elemento guia (7,23) tem uma superfície exterior (8) a qual é, pelo menos, parcialmente cônica, cujo maior diâmetro (d5) desvia-se no máximo cinco porcento do diâmetro exterior (d1) da parte (2) acima mencionada do veio (1) e onde o elemento guia (7, 23) está posicionado de tal modo que o maior diâmetro (05) da parte cônica (9) é dirigido à parte (2) acima mencionada no veio (1); empurrar a bucha (5) sobre o elemento guia (7, 23), no lado (10) do elemento guia (7) com o menor diâmetro (d6), e na parte (2) acima mencionada do veio (1); mover axialmente uma prensa (13) em direção à parte cônica (9) durante o primeiro passo no deslizamento da bucha (5) sobre o elemento guia (7), onde esta prensa (13) é provida com uma face de rolamento na qual toda a face final (16) da bucha (5) pode assentar durante a prensagem; e, usar um elemento de prensa (17) com um diâmetro interior (010) o qual é igual ou maior do que o diâmetro exterior (01) da parte (2) do veio (1) durante outro passo, no 2/2 deslizamento da bucha (5) sobre o elemento guia (7) .

Description

A presente invenção relaciona-se com um método de fixar uma bucha numa parte de um veio com uma ajustagem forçada.

Sem limitar a invenção aqui descrita, o campo da aplicação da invenção pode ser, por exemplo, fixar uma bucha num veio de rotor com ímãs permanentes de uma máquina elétrica, ou qualquer aplicação onde uma bucha deverá ser fixada de um modo não rotativo numa parte de um veio e onde a bucha é sujeita a forças rotacionais, como é, por exemplo, tipicamente o caso de aplicações com altas velocidades rotacionais.

São já conhecidos métodos para fixar um elemento numa parte cilíndrica de um veio.

Em muitos casos, como descrito, por exemplo, no documento de patente US 4.549.341, um elemento com uma passagem interior cujo diâmetro interior é menor do que o diâmetro exterior da parte acima mencionada do veio.

De modo a ser capaz de aplicar este dito tipo de elemento sobre a parte cilíndrica do veio, estes métodos conhecidos fazem uso do princípio que os objetos expandem ao serem aquecidos e encolhidos ao serem arrefecidos.

Ao aquecer o elemento e arrefecendo a parte anteriormente mencionada do veio, a diferença entre o diâmetro interior do elemento e o diâmetro exterior do veio é assim eliminada, de modo que o elemento pode ser empurrado pela parte cilíndrica do veio, após o qual, à medida que o elemento é arrefecido e o veio é aquecido de novo, pode ser obtido um ajustamento por retração.

Uma primeira desvantagem destes métodos conhecidos é que apenas podem ser aplicados com materiais tendo um coeficiente

2/23 de expansão térmico suficientemente alto.

Outra desvantagem deste método conhecido é que o elemento deve ser fortemente aquecido para obter uma expansão suficiente, o que poderá causar dano ao elemento ou mesmo ao veio.

Com elementos na forma de ímãs permanentes, o dito aquecimento pode alterar o magnetismo dos ímãs.

Também, com elementos feitos de polímero ou plástico, tal aquecimento poderá ser fatal, como um resultado do mesmo o campo de aplicação deste método é restrito.

Adicionalmente, o aquecer grandes elementos de um modo consistente, por exemplo, anéis de metal ou semelhantes, é muito dispendioso e não simples.

Mais, existe um perigo com o dito método em que, ao aplicar o elemento aquecido no veio, o elemento irá arrefecer muito rapidamente e irá ficar preso no veio antes de ter sido colocado no lugar certo, com todas as consequências seguintes.

Com outros métodos conhecidos para aplicar um elemento num veio, como conhecido, por exemplo, a partir do documento US 5.188.478 e US 6.104.115, a parte do veio é fornecida com uma superfície exterior cônica na qual foi provido um elemento com uma passagem cônica complementar.

Uma desvantagem de tais realizações cônicas é que estas são dispendiosas.

Mesmo se o elemento for feito de um compósito reforçado por fibra, por exemplo, será difícil produzir em grandes números devido à forma cônica do elemento.

Para, ao fabricar, por exemplo, um anel cônico compósito, a conicidade interior do anel irá ser obtida por enrolar uma fita de compósito à volta do mandril cônico o qual é restrito

3/23 ao comprimento de um anel devido a conicidade necessária.

Pelo contrário, é fácil cortar um anel cilíndrico compósito de um tubo cilíndrico muito maior, onde tal tubo cilíndrico pode ser obtido ao enrolar uma faixa de compósito à volta de um mandril cilíndrico cujo comprimento pode ser escolhido aleatoriamente.

Como um resultado, é intrinsecamente muito mais fácil de produzir anéis cilíndricos do que anéis cônicos.

Assim, a presente invenção pretende remediar uma ou várias desvantagens acima mencionadas e/ou outras desvantagens.

Em particular, a invenção pretende obter um método com boa relação custo-eficácia para fixar uma bucha na parte de um veio com um ajustamento forçado.

O objetivo é obter a uma ajustagem forçada entre a bucha e o veio, sem uma forma complicada sendo necessária da bucha para este fim, tal como, por exemplo, uma superfície cônica, uma passagem cônica ou semelhante.

Outro objetivo da invenção é obter um método o qual pode ser aplicado à temperatura ambiente e onde a bucha é feita de um material sintético, tal como compósito reforçado com fibra, ou de um metal ou semelhante.

Para este fim, a presente invenção relaciona-se com um método para fixar uma bucha numa parte de um veio com uma ajustagem forçada, cujo método compreende os seguintes passos:

- prover um elemento guia na extensão da parte do veio mencionado, onde este elemento guia tem uma superfície exterior a qual é, pelo menos, parcialmente cônica e cujo diâmetro maior desvia-se no máximo cinco porcento do diâmetro exterior da parte acima mencionada do veio e onde o elemento guia é posicionado de tal modo que o diâmetro

4/23 maior da parte cônica é dirigido à parte do veio acima mencionada;

- empurrar a bucha sobre o elemento guia no lado do elemento guia com o menor diâmetro e na parte acima mencionada do veio;

- movendo uma prensa axialmente em direção à parte cônica durante o primeiro passo do deslizar da bucha sobre o elemento guia, onde esta prensa é fornecida com uma face com rolamento na qual toda a face final da bucha pode pousar durante a prensagem; e,

- fazer uso de um elemento de prensa com um diâmetro interior o qual é igual a ou maior que o diâmetro exterior da parte do veio durante outro passo no deslizar da bucha sobre o elemento guia.

Uma vantagem de tal método de acordo com a invenção é que a bucha não deve ser fornecida com uma forma complexa a qual é difícil de fabricar, tal como, por exemplo, uma superfície cônica, de modo a obter uma ligação sólida entre o veio e a bucha.

Outra vantagem de um método de acordo com a invenção é que pode ser aplicado à temperatura ambiente.

Deste modo, não há risco de danificar o veio ou a bucha através de oxidação de superfície ou semelhante que resulta do aquecimento de modo a ajustar por retração a bucha ao veio, como é o caso com alguns métodos conhecidos.

Adicionalmente, com um tal método de acordo com a invenção, onde não é necessário qualquer aquecimento, a bucha pode ser feita de um compósito, por exemplo um compósito reforçado com fibra, onde as fibras estendem-se preferencialmente em todas as direções em relação umas às

5/23 outras .

Outra vantagem de tal método de acordo com a invenção é que as buchas tendo um comprimento maior podem ser grampadas num veio o que não é possível com os métodos conhecidos.

De fato, ao fazer a prensa pousar com uma face com rolamento na totalidade da face final da bucha durante a prensagem num primeiro passo para empurrar a bucha sobre o elemento guia, o risco de a bucha dobrar sob a força de pressão é grandemente reduzida.

Adicionalmente, a força axial da bucha é usada ao máximo.

Como resultado, uma força friccional maior entre a bucha e o elemento guia ou o veio pode ser superada ao empurrar do que com os métodos conhecidos.

Uma vez que esta força friccional é proporcional à superfície de contacto entre as partes acima mencionadas e assim aumenta à medida que o comprimento da bucha aumenta, as buchas com comprimentos maiores podem, consequentemente, ser empurradas num veio ou elemento guia com um método de acordo com a invenção.

Isto proporciona uma vantagem adicional que pode ganhar muito tempo durante a montagem.

De fato, um método de acordo com a invenção requer menos operações para grampar uma bucha com um comprimento relativamente grande no veio do que quando um veio com o mesmo comprimento deve ser fornecido com uma bucha ao aplicar os métodos conhecidos, onde várias buchas devem ser necessariamente grampadas uma após a outra no veio neste caso.

Também, com um método de acordo com a invenção, o risco de outros modos falhados da bucha ocorrem ao pressionar é menor, especialmente com as buchas sendo feitas de um compósito.

6/23

Ao aplicar um método de prensagem inapropriado, as partes constituintes da bucha de compósito podem delaminar, por exemplo, ou podem ocorrer rachas, por exemplo, na parte exterior da camada ou camadas de compósito e semelhantes.

O dito risco é restrito a um mínimo com um método de acordo com a invenção.

De acordo com um método preferencial da invenção, durante o dito primeiro passo para deslizar axialmente a bucha sobre o elemento guia, a prensa é axialmente movida até a parte cônica do elemento guia.

Assim, a prensa irá pousar na totalidade da face final da bucha tanto quanto possível durante o primeiro passo do deslizamento, o qual é claramente vantajoso para a estabilidade da bucha ao pressionar.

De acordo com um método preferencial do método da invenção, o veio é escalonado e o elemento guia é pelo menos parcialmente oco, onde o elemento guia é centrado no veio colocando-o com a sua parte oca sobre uma parte do veio tendo um diâmetro menor do que a parte acima mencionada do veio sobre o qual deve ser fornecida a bucha.

A tal centragem do elemento guia no veio é muito simples e prático.

De acordo com um método alternativo da invenção, o veio é fornecido com um nicho na sua extremidade afastada, e o elemento guia é fornecido com uma parte axialmente saliente a qual é complementar ao nicho no veio, onde o elemento guia está centrado no veio colocando-o, pelo menos parcialmente, no nicho do veio com a sua parte axialmente saliente.

Tal método pode ser prático, por exemplo, quando a bucha colocada na extremidade afastada do veio ou perto da

7/23 extremidade afastada do veio.

De modo a melhor explicar as características da invenção, as seguintes formas de realização preferidas de um método de acordo com a invenção para fixar uma bucha numa parte de um veio com uma ajustagem forçada são descritas apenas como exemplos sem serem limitativas de modo algum, com referência aos desenhos em anexo, onde as figuras 1 a 10 incluídas ilustram os passos sucessivos do método visto como uma secção, e na qual: a figura 1 é uma vista lateral de uma parte de um veio escalonado; a figura 2 mostra como um elemento guia está colocado sobre o veio escalonado de acordo com a figura 1;

a figura 3 ilustra como uma bucha está colocada sobre o elemento guia;

a figura 4 mostra como uma prensa pode ser colocada contra a bucha;

a figura 5 mostra a condição após a prensa ter sido movida axialmente contra a parte cônica do elemento guia;

a figura 6 mostra a condição após a prensa ter sido removida;

a figura 7 ilustra como um acessório adicional é colocado contra a bucha;

a figura 8 mostra como a prensa pode ser aplicada de novo contra o acessório adicional;

a figura 9 mostra uma condição onde a bucha foi movida axialmente para uma parte de um veio através do acessório adicional e a prensa;

a figura 10 mostra a união grampada que é eventualmente obtida entre a bucha e a parte de um veio;

a figura 11 mostra uma forma de realização alternativa

8/23 análoga à figura 9 onde ainda outro acessório adicional é usado como um passo intermediário;

a figura 12 mostra uma forma de realização alternativa onde o veio é fornecido com uma cavidade na sua extremidade afastada e onde o elemento guia é introduzido de um modo ajustado; e, as figuras 13 a 17 incluídas ilustram modos de falha que ocorrem frequentemente ao aplicar os métodos conhecidos para fixar uma bucha de compôsito numa parte de um veio com uma ajustagem forçada, os quais são evitados com um método de acordo com a invenção ou pelo menos ocorre com menos frequência.

A presente invenção diz respeito a um método de fixação de uma bucha numa parte de um veio com uma ajustagem forçada.

A Figura 1 representa uma secção de uma extremidade afastada de um veio cilíndrico escalonado 1 com, neste caso, pelo menos três partes cilíndricas 2, 3 e 4 do veio 1, resumidas aqui de acordo com uma espessura do veio decrescente, onde cada parte 2 a 4 do veio 1 tem o seu próprio diâmetro, sendo os respectivos diâmetros Dl, D2 e D3 do maior para o menor.

Tal veio 1 é meramente um exemplo de um veio no qual o método, de acordo com a invenção, se relaciona e poderá ser, por exemplo, um veio de um rotor de um gerador elétrico, onde ímãs permanentes são fornecidos no veio do rotor e onde sobre o veio 1 deve ser fornecida uma bucha para proteger os ímãs, por exemplo.

Noutra aplicação, o veio 1 pode ser, por exemplo, o veio de um motor de combustão, em redor do qual é fornecido um volante de inércia para fazer o veio do motor funcionar de forma mais estável.

9/23

Evidentemente, não estão excluídas muitas outras aplicações.

No que segue, em nome da simplicidade, é assumido, contudo, que a bucha 5, representada pelas figuras 3 a 12 incluídas, deve ser fornecida com uma ajustagem forçada na parte cilíndrica 2 do veio 1.

A bucha 5 tem uma passagem cilíndrica 6 com um diâmetro interior D4 o qual é inferior ao diâmetro exterior Dl da parte 2 do veio 1, no qual a bucha 5 deve ser fixada.

método de acordo com a invenção compreende o passo de fornecer um elemento guia 7 com uma superfície exterior 8, a qual é pelo menos parcialmente cônica.

Por outro lado, o maior diâmetro exterior D5 da parte cônica 9 do elemento guia 7 desvia no máximo cinco por cento do diâmetro exterior Dl da parte 2 de um veio 1 no qual a bucha 5 deve ser fixa.

Por outro lado, o menor diâmetro exterior D6 da parte cônica 9 é, neste caso, inferior a, ou possivelmente noutros casos, no máximo igual ao diâmetro interior da bucha 5.

Preferencialmente, pelo menos o elemento guia 7 da bucha 5 é fornecido com um arredondamento no bordo da superfície de contacto entre ambos, onde o raio do arredondamento acima mencionado é preferencialmente situado dentro de um intervalo de IO'¹⁰ vezes o diâmetro D6 menor da parte cônica 9 a 10'¹ vezes do diâmetro D6 menor da parte cônica 9. Os bordos referidos estão respectivamente representados na figura 3 pelas referências R e R' .

No exemplo aqui discutido, a superfície externa 8 do elemento guia 7 é também fornecido, no lado 10 da parte cônica 9 com o diâmetro D6 menor, com uma parte cilíndrica 11 a qual

10/23 liga à parte cônica 9 através de um anel de transição.

O diâmetro exterior D7 da dita parte cilíndrica 11 é, neste caso, menor do que o diâmetro D6 menor da parte cônica 9.

De acordo com a invenção, o dito diâmetro D7 pode, noutros casos, ser no máximo igual ao diâmetro D6, no qual no último caso a parte cilíndrica 11 é ligada diretamente à parte cônica 9 sem qualquer colar de transição.

Adicionalmente, no exemplo das figuras 1 a 11 incluídas como aqui mencionado, o elemento guia 7 é feito, pelo menos, parcialmente oco.

Mais especificamente, o elemento guia 7 é, neste caso, provido com uma passagem central 12 com um diâmetro interior D8, o qual corresponde ao diâmetro D2 da parte do veio 3 adjacente à parte 2 do veio 1, na qual a bucha 5 deve ser fixada.

Consequentemente, o elemento guia 7 pode ser centrado no veio 1, tal como é ilustrado, por exemplo, na figura 2, ao fornecê-lo com a sua parte oca ou as suas passagens 12 sobre a parte 3 do veio 1 tendo um diâmetro menor D2 do que a parte 2 do veio 1 sobre o qual a bucha 5 deve ser provida.

De acordo com o método da invenção, o objetivo aqui é colocar o elemento guia 7, mais particularmente a parte cônica 9 do elemento guia 7, na extensão da parte 2 do veio 1, onde mais especificamente a parte cônica 9 do elemento guia 7 com o maior diâmetro exterior D5 é dirigido à parte 2 do veio 1. Como é ilustrado na figura 3, a bucha 5 com a sua passagem 6 pode ser consequentemente colocada sobre o elemento guia 7 provido no outro lado do dito elemento guia 7.

De seguida, a força F é exercida na bucha 5 na direção axial AA' e dirigida em direção à parte 2 do veio 1 para deslizar a bucha 5 sobre o elemento guia 7 na parte 2 do veio 1. Por fim,

11/23 o elemento guia 7 é removido novamente, neste caso.

A força axial F pode ser exercida de muitas formas, onde o método pode compreender dois ou mais passos, por exemplo, como uma função da espessura h da parede da bucha 5 ou como uma função dos meios auxiliares usados ao exercer a força axial F.

Um modo preferido de exercer a força F na bucha 5 consiste em usar uma prensa cilíndrica 13 a qual é, por exemplo, parcialmente oca ou, como representado no exemplo dado na figura 4, inteiramente oca.

A prensa 13 é, neste caso mais especificamente, provida com um nicho central 14 com um diâmetro interior D9, o qual corresponde praticamente ao diâmetro exterior D7 da parte cilíndrica 11 do elemento guia 7.

O objetivo do método, de acordo com a invenção, aqui descrito é exercer uma força axial F na bucha 5 com a prensa 14, de modo que a bucha 5 deslize sobre a parte cônica 9 do elemento guia 7, onde a prensa 13 é movida sobre a parte cilíndrica 11 do elemento guia 7 durante o dito movimento axial.

A prensa oca é provida com uma saliência 15 a qual serve como uma face de rolamento contra a qual toda a face final 16 do anel 5 pode assentar num primeiro passo durante a prensagem.

Isto reduz o risco do anel 5 ficar folgado ou dobrar para dentro durante a prensagem.

Adicionalmente, de acordo com um método da invenção, durante este primeiro passo para fazer deslizar a bucha 5 sobre o elemento guia 7, a prensa cilíndrica 13 é preferencialmente movida axialmente até à parte cônica 9 do elemento guia 7.

Isto é ilustrado na figura 5.

No exemplo dado, a prensa 13 não pode ser mais movida para a parte 2 do veio 1, uma vez que o diâmetro D9 do nicho 14 na

12/23 prensa corresponde sobre a totalidade do comprimento da prensa 13 para o diâmetro exterior D7 da parte cilíndrica 11 do elemento guia 7, onde a diferença entre os diâmetros D6 e D7 forma além disso uma forma de paragem.

Por exemplo, isto pode ser evitado ao prover uma parte do nicho 14 na prensa 13 com um diâmetro de certa forma grande.

No entanto, como consequência, a superfície de contacto entre a prensa 13 e a face final 16 da bucha 5 é também reduzida, o que poderá contribuir para que a bucha 5 fique com folga ou seja dobrada para dentro.

De modo a evitar isto, um apoio extra pode, possivelmente, ser provido enquanto a bucha 5 está a ser pressionada sobre a parte cônica 11, por exemplo, ao selecionar diâmetros D4, D6 e D7 iguais ou praticamente iguais.

Após a remoção da prensa 13, a situação é obtida como representado na figura 6.

De modo a ser capaz de deslizar a bucha 5 ainda mais sobre a parte cônica 9 do elemento guia na direção axial AA' em direção à parte 2 do veio 1, de acordo com um aspecto especial da invenção, é usado um acessório 17 adicional no passo seguinte do método.

Como representado na figura 7, tal acessório 17 pode consistir, por exemplo, de um elemento de prensa cilíndrico 17 com um nicho escalonado 18.

No exemplo dado, o nicho 18 é realizado com um diâmetro interior D10 para uma parte 19 a qual é maior do que o diâmetro interior D4 da bucha 5 ou outro diâmetro menor D6 da parte cônica 11 do elemento guia 7.

Mais especificamente, o dito diâmetro D10 da parte acima mencionada é neste caso igual a ou de algum modo maior do que

13/23 o diâmetro exterior Dl da parte 2 do veio 1.

Adicionalmente, o nicho 18 da parte adjacente 20 do acessório 17 tem um diâmetro interior Dll o qual corresponde ao diâmetro da parte cilíndrica 11 do elemento guia 7.

Como um resultado, é possível centrar o acessório 17 com o nicho 18 da parte 20 no elemento guia 7, enquanto o acessório 17 pode assentar contra a bucha 5 com a sua extremidade 21 na parte 19, e a bucha 5 pode deslizar parcial ou totalmente sobre a parte cônica 9 do elemento guia na direção axial AA' , quando uma força axial F está a ser exercida no acessório 17.

Como mostrado através da figura 8, tal força axial F pode ser exercida no acessório 17 através de uma prensa 13 após ter sido colocada numa posição centrada no elemento guia 7 novamente ao empurrar a prensa 13 sobre a parte cilíndrica 11 do dito elemento guia 7, novamente até que assente com a sua saliência 15 contra o acessório 17.

Como mostrado na figura 9, ao exercer uma força axial F no acessório 17, a bucha 5 pode mudar sobre a parte cônica 9 do elemento guia 7, onde, no exemplo dado, o comprimento máximo sobre o qual o deslizamento na direção axial é possível neste passo, é determinado pelo comprimento da parte 19 do acessório 17 com a passagem mais larga D10.

Deverá ser notado que o diâmetro D10 neste caso é também suficientemente largo para pressionar a bucha 5 até à parte 2 do veio 1.

Após remoção da prensa 13, o acessório 17 e o elemento guia 7, é obtida a situação como representada na figura 10, onde uma bucha 5 é montada na parte 2 do veio 1 com ajustagem forçada, sem terem sido usadas as qualidades de expansão térmica do material usado durante a montagem para esse fim.

14/23

Por vezes, poderá ser útil aplicar vários passos intermédios análogos, onde vários acessórios alternativos sucessivos 22 são aplicados quando a bucha 5 está axialmente sobre o elemento guia 7, onde em cada passo subsequente é usado um acessório alternativo 22 com um diâmetro interior D10 que aumenta sempre.

O uso de tal acessório 22 é ilustrado através da figura 11.

É claro que, quando a espessura h da parede da bucha 5 diminui e a diferença entre o diâmetro interior D4 da bucha 5 e o diâmetro exterior Dl da parte 2 do veio 1 no qual a bucha 5 será fixada aumenta, deverão ser usados, preferencialmente, vários passos intermediários.

De fato, o ultimo acessório 17, o qual é aplicado de acordo com o método, deverá ter sempre um diâmetro interior D10 o qual é pelo menos tão largo quanto o diâmetro Dl da parte 2 do veio 1.

Se a bucha 5 tem uma parede fina e a diferença no diâmetro D1-D4 para atravessas for grande, tal acessório 17 ou 22 apenas assentará numa parte muito restrita da face final 16 da bucha 5 durante a prensagem, o que poderá causar problemas de inclinação ou semelhante.

Em casos extremos, se fosse usada uma bucha 5 com uma espessura h a qual é menor do que a diferença em diâmetro D1-D4 para atravessar, seria impossível obter qualquer deformação da bucha 5 através de um único acessório 17.

Tal caso pode ocorrer na prática se um material for usado, o qual é muito elástico numa direção radial, mas relativamente rígido na direção axial.

De fato, a grande expansão radial necessária da bucha 5

15/23 requer uma grande elasticidade da bucha 5, onde ao pressionar de acordo com um método da invenção, uma força axial F não negligenciável deve ser exercida na bucha 5.

Tal material poderá ser, por exemplo, um compósito reforçado com fibra, cujas fibras são dirigidas de tal modo que é obtida uma boa elasticidade radial e uma grande força axial. Uma grande elasticidade radial é na realidade uma qualidade de compósitos modernos.

Para esse propósito, um dos méritos da presente invenção é que torna possível mudar uma bucha de paredes finas 5 com uma espessura h e um diâmetro original interno D4 sobre o veio 1 com um diâmetro exterior Dl, onde a diferença no diâmetro D1-D4 é maior do que a espessura h da bucha 5.

Isto não é possível com as técnicas conhecidas.

A seguinte dissertação ilustra aqui qual a vantagem que isto pode oferecer.

O objetivo é que a bucha 5 exerça uma certa pressão radial P no veio 1 após ter sido lá grampada para que seja capaz de resistir às forças do rotor.

Esta pressão radial P é apresentada pela seguinte fórmula: P = (h.c) / D4 = <h.ε.E)/D4 onde

- P é a pressão exercida no veio 1 pela bucha 5;

- h é a espessura da bucha 5;

- D4 é o diâmetro interior da bucha 5;

- E é o módulo Young do material a partir do qual a bucha 5 é feita;

- σ é a tensão radial da bucha 5; e,

- ε é a deformação radial da bucha 5.

16/23

Ê claro que, de modo a obter a mesma pressão radial P no veio 1, pode optar-se por uma bucha 5 com uma espessura h relativamente grande a qual é apenas sujeita a pequenas deformações ε, assim como uma bucha 5 com uma espessura h relativamente pequena, a qual é sujeita a uma maior deformação ε.

A última opção é mais econômica em muitos casos, uma vez que se pode economizar no próprio material da bucha 5.

No entanto, com os métodos conhecidos onde apenas um passo é usado durante a prensagem, apenas uma deformação limitada da bucha 5 pode ser obtida.

Ao aplicar um método de acordo com a invenção com dois ou vários passos durante a prensagem, uma deformação muito maior da bucha 5 pode ser obtida, e assim, uma espessura h menor da bucha 5 pode ser selecionada.

Além disso, é conhecido que em circuitos magnéticos onde o campo magnético passa através de um espaço, tal como, por exemplo, no caso dos motores com ímãs permanentes, o espaço entre o rotor e o estator é preferencialmente restrito tanto quanto possível de modo a restringir a resistência magnética ou relutância.

Ao aplicar um método de acordo com a invenção, é possível, por exemplo, incorporar tais ímãs permanentes num rotor e apertá-los com uma bucha 5 com uma espessura h na qual pode ser selecionada muito menor do que nos métodos conhecidos, uma vez que pode ser obtida uma extensão radial maior com um método de acordo com a invenção.

Como resultado, também será necessário muito menos material magnético, o que implica novamente uma grande economia.

17/23

Adicionalmente, de acordo com a invenção, o ângulo apical α da parte cônica 9 do elemento guia 7 é preferencialmente não muito grande, preferencialmente entre 0,01° e 15°, uma vez que com um ângulo apical pequeno a, ao exercer uma força axial F, a bucha 5 pode ser relativamente deformada mais facilmente do que com um grande ângulo a.

Ainda mais preferencialmente, este ângulo apical α é selecionado menor ou igual ao valor obtido de acordo com a seguinte fórmula:

α = k. | ε | . D4 / (h. (Dl - D4) ) onde:

α = o ângulo apical máximo em °;

k = um fator que é selecionado com base na forma como a bucha 5 é composta e o material a partir do qual a bucha 5 é feita, sendo que o dito fator está situado no intervalo de IO'⁶ a IO'²;

I ε | = o valor absoluto da elongação máxima possível para o componente material menos elástico da bucha 5 ou o limite de plasticidade do metal, caso a bucha seja feita de metal;

h = a espessura da parede da bucha 5 em m;

D4 = o diâmetro interior da bucha 5 em m; e

Dl = o diâmetro exterior da parte 2 do veio 1 em m.

Ao ter em consideração este método de cálculo, a força axial F é mantida dentro de limites, como resultado de que certas formas de falha da bucha 5 durante a prensagem poderão ser evitadas, como será ainda explicado.

18/23

De acordo com uma variante não ilustrada, pode ser usado um elemento guia o qual compreende um número de partes cônicas sucessivas sobre a sua direção longitudinal, onde cada a parte cônica corresponde com a fórmula acima mencionada e onde Dl é de cada vez determinada pelo maior diâmetro externo da parte cônica respectiva.

Ao selecionar um ângulo apical α, o qual é suficientemente pequeno, podem ser evitados problemas como, por exemplo, delaminação das camadas (figura 15) das quais a bucha 5 é feita ou rachamento do compósito fora da bucha 5, como ilustrado através da figura 16.

Além disso, quanto menor o ângulo apical α selecionado, mais fácil pode ser obtida a deformação da bucha 5 sobre a parte cônica 9 do elemento guia 7.

Um valor k, o qual é praticamente igual a IO'⁴, é pensado ser apropriado de acordo com a invenção, por exemplo, para evitar os efeitos acima mencionados, onde com este valor k um vasto leque de materiais, usados para a bucha 5 e para compor a bucha 5, são cobertos.

De preferência, a bucha 5 é feita de um plástico, e mais preferencialmente mesmo um compósito, o qual é, por exemplo, reforçado com fibra.

De acordo com uma característica especial da invenção, a bucha 5 é feita de diferentes camadas de compósito que são ou não reforçadas com fibra, onde as camadas que estão situadas perto do perímetro exterior da bucha 5 têm uma maior elasticidade do que as camadas que estão situadas perto da parede interior da bucha 5 acima mencionada.

Uma tal bucha de compósito é preferencialmente feita de um compósito reforçado com fibra com pelo menos uma das

19/23 seguintes camadas ou uma combinação das mesmas:

- uma camada interior cujas fibras são envoltas numa direção que se estende +/-70° e 90° em relação ao veio da bucha (5) ;

- uma camada intermédia cujas fibras são envoltas numa direção que se estende de acordo com uma direção entre +/-70° e 90° em relação ao veio da bucha (5) ;

- uma camada axial cujas fibras são envoltas numa direção que se estende de acordo com uma direção entre 0 e +/-70° em relação ao veio da bucha (5); e,

- uma camada exterior cujas fibras são envoltas de acordo com a direção que se estende entre +/-70° e 90° em relação ao veio da bucha (5).

Os diferentes ângulos para as direções da fibra podem então ser ajustados como uma função para a força necessária para a bucha 5.

De acordo com outro método preferido da invenção, a camada interior acima mencionada de tal bucha de compósito 5 é feita com fibra de carbono.

O método de acordo com a invenção é muito apropriado para grampar buchas 5 num veio 1, e especialmente para prensar buchas de compósito 5 no veio 1.

De fato, com um método de acordo com a invenção, um número de modos de falha são evitados, os quais podem ocorrer ao prensar as buchas 5 sobre um cone 9, um número de modos de falha os quais serão discutidos mais à frente através das figuras 13 a 17 inclusive.

Ao fazer uso de uma prensa 13 com um método de acordo com a invenção, o qual assenta sobre toda a face final 16 da bucha 5 ou de um acessório 17 que assenta toda a face final 16 da bucha

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5, o risco da bucha 5 se inclinar é muito reduzido ou completamente eliminado.

Se este não for o caso, a bucha irá facilmente inclinar-se para dentro, como mostra a figura 13, uma vez que durante esta primeira fase inicial de prensagem, a extremidade afastada da bucha 5 na prensa 13 ou no acessório 17 não é internamente suportada.

Além disso, a força assimétrica da prensa 13 ou do acessório 17 que atua na bucha 5, assim como a orientação do cone 9, promove ainda mais a inclinação.

Outro modo de falha que pode ocorrer com as buchas 5 feitas de várias camadas, tais como, por exemplo, um compósito, consiste no fato das camadas delaminarem durante a prensagem.

Tais modos de falha são ilustrados através de exemplo nas figuras 14 e 15, onde as camadas delaminam na extremidade afastada da bucha 5 perto da prensa 13 ou do acessório 17 e na extremidade afastada da bucha 5 a qual já foi empurrada sobre a parte do veio 2 respectivamente.

A razão pela qual as camadas da bucha 5 saem deve-se principalmente ao fato de que um ângulo apical α muito elevado é tirado da parte em cone 9 do elemento guia 7.

A figura 16 mostra ainda outro modo de falha da bucha 5 a qual pode ocorrer devido a uma seleção não apropriada do ângulo apical α para a parte em cone 9.

Em particular, um ângulo apical a muito elevado e um arredondamento muito diminuído entre a parte em cone 9 e a parte do veio 2 provocam uma alteração na direção da bucha 5 a qual é demasiado abrupta, como resultado podem ocorrer rachas na superfície da bucha 5.

No entanto, ao fazer como acima descrito e ao selecionar

21/23 um ângulo apical α apropriado, assim como um bom arredondamento entre a parte de cone 9 do elemento guia 7 e a parte do veio 2, o risco para a dita bucha 5 delaminarem ou de se formarem rachas na superfície da bucha 5 será reduzido a um mínimo, se não for eliminado, o que demonstra novamente a força de um método de acordo com a invenção.

Além disso, de acordo com um método alternativo da invenção, o qual não foi ainda discutido, não é excluído prover a bucha com um número de camadas reforçadas com fibra adicionais as quais servem meramente como reforço durante a montagem da bucha 5 no veio 1, precisamente para prevenir a delaminação acima mencionada ou a formação de rachas na bucha 5 ou formação de rachas na superfície da bucha 5 durante a montagem.

Como já mencionado, a bucha 5 pode, por exemplo, ser construída com uma camada interior, uma camada intermédia, uma camada axial e uma camada exterior, onde após a bucha 5 ter sido montada no veio 1, uma ou várias destas camadas podem ser novamente removidas da bucha 5.

Uma grande vantagem deste método consiste no fato das camadas da bucha 5, as quais são preservadas após terem sido montadas, poderem ser feitas com uma maior densidade de fibras se não forem aplicadas tais camadas de reforço temporário.

Deste modo, as buchas 5 eventualmente fixadas podem ter uma espessura h pequena, formada por uma ou mais camadas funcionais, mas pode, no entanto, exercer uma grande pressão radial P no veio 1.

Outra vantagem de um método de acordo com a invenção é que o elemento guia 7, o veio 1 a prensa 13 podem ser muito bem alinhadas de um modo simples, de tal modo que um modo de falha, como mostrado na figura 17, pode ser evitado.

22/23

Devido a um mau posicionamento do elemento guia 7 em relação à parte do veio 2, existirá uma certa delaminação das camadas da bucha 5 e/ou ocorrerá uma dobra na transição mal alinhada entre a parte cônica 9 e a parte do veio 2.

Ao prover o elemento guia 7 com uma passagem central 12 com um diâmetro interior D8, o qual corresponde ao diâmetro D2 da parte do veio 3 adjacente à parte 2 do veio 1, como no método de acordo com a invenção, é obtido automaticamente um bom alinhamento, como um resultado do qual é auto-evidente um bom alinhamento e os problemas acima mencionados são evitados.

Uma boa alternativa para a bucha de compôsito 5 consiste em fazer, preferencialmente, a bucha 5 de um metal fino.

Um metal é então preferencialmente selecionado de um ponto de rendimento o qual é maior do que a tensão máxima ocorrida enquanto a bucha 5 está a ser fixada.

A invenção não é restrita aos métodos descritos até agora; pelo contrário, outros métodos análogos também não são excluídos.

Por exemplo, outro tipo de elemento guia 23 pode ser centrado no veio de outro modo, como é ilustrado através da figura 12.

No exemplo dado na figura 12, o veio 1 é provido com uma abertura interior 25 na sua extremidade afastada 24, em vez disso o elemento guia 23 é provido com uma parte axialmente saliente 26 a qual é complementar à abertura 25 no veio 1.

Deste modo, torna-se possível centrar o elemento guia 23 no veio 1 ao introduzi-lo na abertura 25 do veio 1 com a sua parte axialmente saliente 26.

Isto pode ser vantajoso, por exemplo, quando uma bucha 5 deve ser fixada numa parte 2 do veio 1, o qual está situado em

23/23 ou perto da extremidade afastada 24 do veio 1.

Ainda de acordo com outro método alternativo da invenção, não é excluído fazer o veio 1 de tal modo que o elemento guia 7 é uma parte integral do mesmo, por exemplo, ao prover o veio 1 próximo da parte 2 do veio 1 com uma parte cônica sobre a qual a bucha 5 pode ser empurrada para obter uma expansão radial da bucha 5.

Também outros métodos onde, por exemplo, uma prensa 13 é usada, na qual um ou mais acessórios telescópicos 17 e 22 estão integrados, não são excluídos.

Também centrar as diferentes partes, uma em relação às outras, tal como o elemento guia 7, o veio 1, os acessórios 17 e 22 e a prensa 13, pode ser feito de modos diferentes.

Apesar de nas figuras, a parte 2 do veio 1 na qual a bucha 5 tem de ser montada com uma ajustagem forçada é redonda/cilíndrica, não é excluído para a invenção a ser aplicada numa parte 2 do veio 1 com uma forma oval/cilíndrica ou uma forma cilíndrica com formas chave ou semelhantes, ou mesmo uma parte 2 do veio 1 com uma forma cônica.

A invenção não é de modo algum restrita aos métodos e aplicações de acordo com a invenção descrita através de exemplo e representada nos desenhos em anexo; pelo contrário, tal método para fixar uma bucha numa parte de um veio com uma ajustagem forçada pode ser realizado de muitas outras formas ou em outras aplicações, mantendo-se, na mesma, dentro do âmbito da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para fixar uma bucha (5) em redor de uma parte (2) de um veio (1) com ajustagem forçada, caracterizado pelo fato que a bucha (5) é feita de diferentes camadas de compósito, as quais são ou não reforçadas com fibra, onde as camadas que estão situadas perto do perímetro exterior da bucha (5) têm uma maior elasticidade do que as camadas situadas perto da parede interior da bucha (5) acima mencionada e em que este método compreende os seguintes passos:

- fornecer um elemento guia (7, 23) na extensão da parte (2) acima mencionada do veio (1), onde este elemento guia (7, 23) tem uma superfície exterior (8) a qual é, pelo menos, parcialmente cônica, cujo maior diâmetro (D5) desvia-se no máximo cinco porcento do diâmetro exterior (D1) da parte (2) acima mencionada do veio (1) e onde o elemento guia (7, 23) está posicionado de tal modo que o maior diâmetro (D5) da parte cônica (9) é dirigido à parte (2) acima mencionada no veio (1);

- empurrar a bucha (5) sobre o elemento guia (7, 23), no lado (10) do elemento guia (7) com o menor diâmetro (D6), e na parte (2) acima mencionada do veio (1);

- mover axialmente uma prensa (13) em direção à parte cônica (9) durante o primeiro passo no deslizamento da bucha (5) sobre o elemento guia (7, 23), onde esta prensa (13) é provida com uma face de rolamento na qual toda a face final (16) da bucha (5) pode assentar durante a prensagem; e,

- usar um elemento de prensa (17) com um diâmetro interior (D10) o qual é igual ou maior do que o diâmetro

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2/6 exterior (D1) da parte (2) do veio (1) durante outro passo, no deslizamento da bucha (5) sobre o elemento guia (7).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que durante o primeiro passo acima mencionado para deslizar axialmente a bucha (5) sobre o elemento guia (7, 23), a prensa (13) é axialmente movida até à parte cônica (9) do elemento guia (7).
3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato que o diâmetro menor (D6) da parte cônica (9) é menor que ou do mesmo tamanho do diâmetro interior da bucha (5) acima mencionada; e em que pelo menos o elemento guia (7) da bucha (5) tem um arredondamento no bordo da superfície de contato entre ambos.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato que o raio do arredondamento acima mencionado está situado num alcance de 10^-10 vezes o menor diâmetro (D6) da parte cônica (9) a 10^-1 vezes o menor diâmetro (D6) da parte cônica (9).
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato que a bucha (5) acima mencionada é feita de plástico.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato que a bucha (5) é feita de um compósito reforçado com fibra com pelo menos uma das seguintes camadas ou uma combinação das mesmas:

- uma camada interior cujas fibras são envoltas numa direção que se estende +/-70° e 90° em relação ao veio da bucha (5);

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3/6

- uma camada intermédia cujas fibras são envoltas numa direção que se estende de acordo com uma direção entre +/-70° e 90° em relação ao veio da bucha (5);

- uma camada axial cujas fibras são envoltas numa direção que se estende de acordo com uma direção entre 0 e +/-70° em relação ao veio da bucha (5); e,

- uma camada exterior cujas fibras são envoltas numa direção que se estende entre +/-70° e 90° em relação ao veio da bucha (5).
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato que a camada interior acima mencionada é feita com fibra de carbono.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato que num passo adicional, a camada exterior acima mencionada, a camada axial e/ou a camada intermediária são parcial ou totalmente removidas após a bucha (5) ter sido aplicada sobre a parte (2) do veio (1).
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato que o ângulo apical (α) da parte cônica (9) do elemento guia (7, 23) é selecionado menor que ou tão grande como α, onde:

α = k. |ε|. D4 / (h. (Dl - D4)) com:

- α = de ângulo apical máximo da parte cônica (9) em O _; /

- k = um fator que é selecionado com base na forma como a bucha (5) é composta e o material a partir do qual a bucha (5) é feita, cujo fator está situado no intervalo de 10^-6 a 10^-2;

- | ε| = o valor absoluto da elongação máxima

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4/6 possível para o componente material menos elástico da bucha (5) ;

- h = a espessura da parede da bucha (5) em m;

- D4 = o diâmetro interior da bucha (5) em m; e

- D1 = o diâmetro exterior da parte (2) do veio (1) em m.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato que o elemento guia (7, 23) compreende um número de partes cônicas sucessivas sobre a sua direção longitudinal, onde cada a parte cônica corresponde à fórmula da reivindicação 9, onde D1 é cada vez determinado pelo maior diâmetro exterior da parte cônica respectiva.
11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato que o veio (1) é escalonado e em que o elemento guia (7) é pelo menos parcialmente oco, onde o elemento guia (7) está centrado no veio (1) ao provê-lo com a sua parte oca (12) sobre uma parte do veio (3) com um diâmetro menor (D2) do que a parte (2) do veio (1) sobre o qual a bucha (5) será provida.
12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato que o veio (1) é fornecido com um nicho (25) na sua extremidade afastada (24), e o elemento guia (23) é fornecido com uma parte axialmente saliente (26) a qual é complementar ao nicho (25) no veio (1), onde o elemento guia (23) está centrado no veio (1) colocando-o, pelo menos parcialmente, no nicho (25) do veio (1) com a sua parte axialmente saliente (26).
13. Método, de acordo com qualquer uma das

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5/6 reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato que a superfície exterior (8) do elemento guia (7, 23) é provida com uma parte cilíndrica (11) a qual liga a parte cônica (9), no lado desta parte cônica (9) com o menor diâmetro (D6) .
14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato que o diâmetro exterior (D7) da parte cilíndrica (11) do elemento guia (7, 23) é menor ou igual ao menor diâmetro (D6) da parte cônica (9).
15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato que, de modo a empurrar a bucha (5) sobre o elemento guia (7, 23) e na parte (2) do veio (1), é usada uma prensa cilíndrica (13) a qual é pelo menos parcialmente oca.
16. Método, de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizado pelo fato que a prensa oca (13) é provida com um nicho (14) com um diâmetro interior (D9) o qual corresponde praticamente ao diâmetro (D7) da parte cilíndrica (11) do elemento guia (7, 23), onde a prensa oca (13) é movida sobre a parte cilíndrica (11) do elemento guia (7, 23) durante o movimento axial.
17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato que a prensa oca (13) é provida com uma saliência (15) a qual assenta contra uma face final (16) da bucha (5) durante o primeiro passo para mover axialmente a bucha (5) sobre o elemento guia (7, 23).
18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato que, num passo seguinte, um acessório (17, 22) é inicialmente provido entre a prensa

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6/6 (13) e o elemento guia (7, 23), cujo acessório (17, 22) tem um nicho com um diâmetro interior (D10) o qual é maior que o diâmetro interior (D4) da bucha (5).
19. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato que vários passos sucessivos são aplicados ao deslizar axialmente a bucha (5) sobre o elemento guia (7, 23), onde um acessório (17, 22) com um diâmetro interior crescente (D10) é usado em cada passo subsequente.
20. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato que o elemento guia (7, 23) é uma parte integral do veio (1).
21. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato que a parte (2) acima mencionada do veio (1), no qual a bucha (5) será fixada com uma ajustagem forçada, tem uma forma cilíndrica.