ES2917607T3 - Procedimiento para disminuir el alabeo de un disco de freno de rueda para un vehículo ferroviario y dispositivo para llevar a cabo el procedimiento - Google Patents
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Abstract
La invención se relaciona con un método para reducir el aplanamiento de un disco de freno de rueda para un vehículo ferroviario, causado por procesos de frenado, en el que después de determinar una desviación de una superficie de fricción del disco de freno desde un avión definido por un borde periférico de la superficie de fricción, la superficie de fricción del disco del freno de la rueda se moldea permanentemente en el plano definido por el borde periférico de la superficie de fricción. La invención se relaciona además con un dispositivo para llevar a cabo dicho método. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento para disminuir el alabeo de un disco de freno de rueda para un vehículo ferroviario y dispositivo para llevar a cabo el procedimiento
La presente invención se refiere a un procedimiento para disminuir el alabeo de un disco de freno de rueda para un vehículo ferroviario que aparece a consecuencia de operaciones de frenado. La invención se refiere, además, a un dispositivo para llevar a cabo un procedimiento de este tipo.
Tales discos de freno de rueda para vehículos ferroviarios se fijan a ambos lados de una rueda de raíl de un vehículo ferroviario con una pluralidad de tornillos pasantes distribuidos circunferencialmente.
El disco de freno de rueda se sujeta mediante la unión atornillada en el cuerpo de rueda.
La fabricación de tales discos de freno de rueda puede realizarse a este respecto, por ejemplo, mediante un procedimiento descrito por el documento EP 3208351 A1.
En particular, en el caso de los denominados frenados de emergencia se producen aumentos de temperatura demasiado intensos del disco de freno de rueda, lo que lleva a una deformación en forma de plato del disco de freno. Un comportamiento de deformación de este tipo se denomina también alabeo. Tal alabeo del disco de freno de rueda, después de un tiempo de trabajo prolongado, puede llevar a oscilaciones de grosor o también a altas cargas térmicas locales que han de evitarse en la medida de lo posible.
Mediante la unión atornillada en el estado apretado del disco de freno de rueda en la rueda de raíl puede producirse solo un alabeo ligeramente marcado, dado que los tornillos de expansión utilizados para la unión atornillada mantienen en gran medida el disco de freno de rueda en su forma inicial.
En los discos de freno de rueda de vehículos ferroviarios, los periodos de servicio de los discos de freno de rueda con frecuencia son considerablemente superiores a los periodos de servicio de las ruedas de raíl, de modo que los discos de freno de rueda parcialmente desgastados de una rueda de raíl desgastada se montan sobre una rueda de raíl nueva. Sin embargo, el volver a montar los discos de freno técnicamente es posible y está permitido solo hasta un determinado grado de alabeo de los discos de freno de rueda.
Para reducir tal alabeo de un disco de freno de rueda que aparece a consecuencia de operaciones de frenado por el estado de la técnica se conoce tornear la superficie de fricción del disco de freno de rueda para reducir esfuerzos residuales del disco de freno de rueda presentes cercanos a la superficie. Por ello, es posible eliminar un alabeo residual, del disco de freno de rueda en la unión atornillada del disco de freno de rueda en la rueda de raíl.
Es problemático cuando el alabeo del disco de freno de rueda sobrepasa un grado de alabeo que no puede reducirse mediante torneado en la medida en que mediante la unión atornillada del disco de freno de rueda vaya a alcanzarse una superficie de fricción plana.
El objetivo de la presente invención es facilitar un procedimiento para disminuir el alabeo de un disco de freno de rueda para un vehículo ferroviario con el que puedan reutilizarse también discos de freno de rueda con valores de alabeo superiores.
Otro objetivo de la invención es facilitar un dispositivo para llevar a cabo un procedimiento de este tipo.
El primer objetivo se resuelve mediante un procedimiento para disminuir el alabeo de un disco de freno de rueda para un vehículo ferroviario que aparece a consecuencia de operaciones de frenado con las características de la reivindicación 1.
El segundo objetivo se resuelve mediante un dispositivo para llevar a cabo un procedimiento de este tipo con las características de la reivindicación 8.
En el procedimiento de acuerdo con la invención, después de constatarse una desviación de una superficie de fricción del disco de freno de rueda de un plano definido por un borde periférico de la superficie de fricción, la superficie de fricción del disco de freno de rueda recupera su forma original de manera permanente en el plano definido por el borde periférico de la superficie de fricción.
Con un procedimiento de este tipo se permite recuperar mecánicamente la forma original de los esfuerzos residuales del disco de freno de rueda creadas debido al calor originado en una operación de frenado de manera mecánica mediante prensado el disco de freno de rueda en una dirección opuesta al alabeo originado.
Por ello, los discos de freno de rueda parcialmente desgastados pueden volver a montarse con una frecuencia claramente más alta.
De acuerdo con una variante de realización ventajosa, el procedimiento de acuerdo con la invención presenta las siguientes etapas de procedimiento:
a) insertar el disco de freno de rueda en un punzón inferior;
b) bajar un punzón superior hacia una superficie parcial radialmente interna de la superficie de fricción del disco de freno de rueda hasta que la superficie parcial radialmente interna de la superficie de fricción del disco de freno de rueda recupere su forma inicial en el plano definido por el borde periférico de la superficie de fricción.
De acuerdo con una variante de realización adicional ventajosa antes de la etapa a) se realiza una orientación del punzón inferior de tal modo que una superficie de apoyo del punzón inferior en sentido opuesto al alabeo del disco de freno de rueda configura una cavidad, en donde la profundidad de la cavidad se ajusta dependiendo de la desviación de la superficie de fricción del disco de freno de rueda con respecto al plano definido por el borde periférico de la superficie de fricción.
De acuerdo con una variante de realización adicional ventajosa la orientación de un punzón inferior de dos piezas con un apoyo interior circular o circular y un anillo exterior que rodea el apoyo interior se realiza de tal modo que una superficie de soporte anular del anillo exterior con respecto al apoyo interior se aumente en un grado adaptado al grado medido de deformación a modo de plato o alabeo.
Tal punzón inferior de dos piezas puede fabricarse de manera asequible y en una etapa de procedimiento sencilla permite ajustar la profundidad del prensado de manera sencilla de modo que, por ello, sea posible un prensado con carrera controlada.
De acuerdo con una variante de realización adicional ventajosa en la etapa b) el punzón superior se baja hacia la región marginal radialmente interna de la superficie de fricción del disco de freno de rueda hasta que la región marginal radialmente interna de la superficie de fricción del disco de freno de rueda se apoye sobre el apoyo interior.
Mediante un prensado del disco de freno de rueda limitado en el tiempo los esfuerzos residuales del disco de freno de rueda pueden reducirse hasta que vuelva a ser posible una fijación con tornillos subsiguiente del disco de freno de rueda parcialmente desgastado en la rueda del vehículo ferroviario.
De acuerdo con una variante de realización adicional ventajosa también es concebible medir con anterioridad la desviación de la superficie de fricción del disco de freno de rueda con respecto un plano definido por un borde periférico de la superficie de fricción.
De acuerdo con una variante de realización adicional ventajosa también es concebible antes de la etapa a) mecanizar adicionalmente por arranque de virutas con anterioridad la superficie de fricción del disco de freno de rueda para la reducción de esfuerzos residuales cercanos a la superficie.
Por ello, se hace posible también preparar discos de freno de rueda con alabeo más intenso mediante el mecanizado por arranque de virutas de la superficie de fricción del disco de freno de rueda de modo que en el prensado subsiguiente el alabeo del disco de freno de rueda pueda reducirse a un grado permitido.
El dispositivo de acuerdo con la invención para llevar a cabo el procedimiento anteriormente descrito presenta un punzón inferior y un punzón superior que puede desplazarse en la dirección del punzón inferior.
El punzón inferior presenta una superficie de apoyo en forma de cavidad ajustable en su profundidad enfrentada a un borde exterior anular del punzón inferior.
El punzón superior presenta una superficie de apriete cuyo diámetro es más pequeño que el diámetro interior del borde exterior anular del punzón inferior.
Esto hace posible prensar el disco de freno de rueda en la dirección contraria a su alabeo colocando el punzón superior sobre el disco de freno de rueda insertado en el punzón inferior.
De acuerdo con una variante de realización ventajosa el punzón inferior está configurado de varias partes con un anillo exterior que forma el borde exterior anular del punzón inferior y al menos un anillo interior que puede insertarse en el anillo exterior.
A este respecto, el grosor del anillo exterior es mayor que el grosor del anillo interior, en donde cuando el disco de freno está apoyado sobre el anillo exterior este puede prensarse en un grado deseado, predeterminado en la dirección contraria al alabeo hacia el anillo interior del punzón inferior.
De acuerdo con una variante de realización especialmente preferida el dispositivo presenta una pluralidad de tales anillos interiores del mismo diámetro, pero de diferentes grosores.
Esto hace posible prensar de un modo suficiente con el dispositivo discos de freno de rueda con alabeo de diferente intensidad. La altura del escalón entre el anillo interior y el anillo exterior del punzón inferior es posible de manera sencilla a este respecto mediante intercambio e inserción de un anillo interior con grosor predeterminado.
Es concebible también instalar el anillo exterior sobre un anillo interior o cilindro interior que puede desplazarse, por ejemplo, hidráulicamente, en donde el anillo interior o cilindro interior forma un escalón adecuado hacia la superficie de apoyo del anillo exterior, en función del grado de alabeo del disco de freno de rueda que va a mecanizarse.
En lugar de un escalón de este tipo en el punzón inferior entre anillo exterior y anillo interior también es concebible que la superficie de apoyo del punzón inferior esté conformada inclinada continuamente de manera radial hacia dentro. A continuación, la invención se explica con más detalle mediante los dibujos adjuntos. Muestran:
Fig. 1 una representación en perspectiva de un anillo exterior de un dispositivo,
Fig. 2 una vista en corte a través del anillo exterior a lo largo de una línea señalada en la figura 1 con II-II, Fig. 3 una vista aumentada del corte del anillo exterior mostrado en la figura 2,
Fig. 4 una representación en perspectiva de un anillo interior rectificado y
Fig. 5 una representación en perspectiva de una variante de realización de un punzón superior del dispositivo. En la siguiente descripción de las figuras los términos como arriba, abajo, a la izquierda, a la derecha, delante, detrás etc. se refieren exclusivamente a la representación a modo de ejemplo seleccionada en las respectivas figuras y a la posición del disco de freno de rueda, del anillo exterior, del anillo interior, del punzón superior y similar. Estos términos no han de entenderse en sentido restrictivo, es decir, estas referencias pueden cambiar mediante distintas posiciones de trabajo o el diseño axialmente simétrico o similar.
En el procedimiento de acuerdo con la invención, después de constatarse una desviación de una superficie de fricción del disco de freno de rueda de un plano definido por un borde periférico de la superficie de fricción, la superficie de fricción del disco de freno de rueda recupera su forma original de manera permanente en el plano definido por el borde periférico de la superficie de fricción.
Por "desviación de una superficie de fricción del disco de freno de rueda con respecto a un plano definido por un borde periférico de la superficie de fricción" se entiende, en este caso, una deformación de la superficie de fricción del disco de freno de rueda con respecto a un estado originalmente plano en la que la superficie de fricción está situada en un plano definido por el borde periférico de la superficie de fricción, a un estado en el que la superficie de fricción sobresale al menos parcialmente de este plano y, en particular, está abombada en forma de plato.
A este respecto, la constatación de tal desviación de la superficie de fricción del disco de freno de rueda con respecto a un plano definido por un borde periférico de la superficie de fricción, por ejemplo, puede realizarse en forma de un análisis estadístico de discos de freno de rueda usados. En tal análisis estadístico se constata, por ejemplo, que todos los discos de freno de rueda después del uso muestran una desviación que se sitúa en un intervalo determinado, por ejemplo, en un intervalo de 0,4mm a 0,7 mm.
Alternativamente, la constatación de tal desviación de la superficie de fricción del disco de freno de rueda con respecto a un plano definido por un borde periférico de la superficie de fricción puede realizarse también mediante un examen visual respectivo con o sin medición subsiguiente del disco de freno de rueda.
Finalmente es concebible también una medición de tal desviación de la superficie de fricción del disco de freno de rueda con respecto a un plano definido por un borde periférico de la superficie de fricción como componente de un procedimiento para disminuir el alabeo de un disco de freno para un vehículo ferroviario que aparece a consecuencia de operaciones de frenado de rueda.
En las figuras 1 a 5 están representadas piezas constructivas de un dispositivo para llevar a cabo un procedimiento para disminuir el alabeo de un disco de freno de rueda para un vehículo ferroviario que aparece a consecuencia de operaciones de frenado.
Las figuras 1-3 muestran a este respecto un anillo exterior 2 como pieza constructiva de un punzón inferior del dispositivo.
La figura 4 muestra un anillo interior 3 que puede insertarse en el anillo exterior 2 como parte del punzón inferior del dispositivo.
La figura 5 muestra un punzón superior 4 que sirve para colocar un disco de freno de rueda (no mostrado) alabeado o deformado a modo de plato, tras la inserción en el punzón inferior mostrado en las figuras 1-4 y prensar el disco de freno de rueda mediante apriete del punzón superior 4 en una dirección perpendicular a la superficie de apriete 43 del punzón superior 4.
Como se muestra en las figuras 1-3, el anillo exterior 2 presenta un cuerpo base 21 anular que está configurado escalonado en una región radialmente interior. La región del anillo exterior 2 con el escalón exterior 22 radialmente externo presenta, a este respecto, un grosor t2 que es mayor que un grosor t3 del anillo interior 3 mostrado en la figura 4 a modo de ejemplo.
Los grosores se miden, a este respecto, en una dirección perpendicular a un plano definido por el borde periférico del anillo exterior 2 o del anillo interior 3.
El anillo interior 3 en la variante de realización mostrada consta en este caso de un cuerpo anular 31 con borde exterior e interior cilíndrico, así como una superficie de soporte 32 plana. El grosor t3 del anillo interior 3 es constante en este caso a lo largo de todo el cuerpo anular 31.
El escalón interior del anillo exterior 2 está configurado como superficie de soporte 23 para el apoyo de una región radialmente externa de un disco de freno de rueda que va a mecanizarse.
El borde interior 24 configurado en perpendicular a la superficie de soporte 23 en la transición al escalón exterior 22 sirve, a este respecto, para el apoyo exactamente concéntrico del disco de freno de rueda que va a mecanizarse.
El diámetro d2i de la abertura anular del anillo exterior 2 está dimensionado preferentemente de modo que el anillo interior 3 pueda insertarse en este exactamente o casi sin holgura para garantizar una disposición concéntrica del anillo exterior 2 con respecto al anillo interior 3.
El dispositivo presenta preferentemente una pluralidad de tales anillos interiores 3 que únicamente se diferencian unos de otros en sus grosores t3 de modo que, en función del grado de alabeo del disco de freno de rueda, puede insertarse un anillo interior 3 correspondiente en el anillo exterior 2, en donde el grosor del anillo interior 3 determina el grado del prensado del disco de freno de rueda mediante el punzón superior 4.
Además de las variantes de realización del anillo exterior 2 y del anillo interior 3 mostradas en este caso, también es concebible conformar la superficie de soporte 23 del anillo exterior 2 y/o la superficie de soporte 32 del anillo interior 3 inclinada de manera radial continuamente hacia dentro.
Es concebible también facilitar en lugar del anillo interior 3 un punzón inferior que presenta una superficie de apoyo en forma de cavidad enfrentada a un borde exterior anular del punzón inferior ajustable en su profundidad que, por ejemplo, puede ajustarse hidráulicamente con respecto a la superficie de soporte 23 del anillo exterior 2 en su altura en correspondencia con la dimensión del alabeo del disco de freno de rueda que va a mecanizarse.
En el procedimiento de acuerdo con la invención para disminuir el alabeo de un disco de freno de rueda para un vehículo ferroviario, preferentemente en una primera etapa se mide la desviación de una superficie de fricción del disco de freno de rueda con respecto a un plano definido por un borde periférico de la superficie de fricción. También es concebible registrar con anterioridad estadísticamente también la desviación, como se ha mencionado más arriba. A continuación, el punzón inferior se orienta de tal modo que una superficie de apoyo del punzón inferior en sentido opuesto al alabeo del disco de freno de rueda configura una cavidad. La profundidad de la cavidad se ajusta, a este respecto, dependiendo de la desviación de la superficie de fricción del disco de freno de rueda con respecto al plano definido por el borde periférico de la superficie de fricción.
Después el disco de freno de rueda se inserta en el punzón inferior de modo que el alabeo o deformación a modo de plato apunta en la dirección opuesta al punzón inferior en la dirección del punzón superior 4 que va a bajarse a continuación hacia el disco de freno de rueda.
El disco de freno de rueda se apoya a este respecto con un borde radialmente externo del lado inferior opuesto a la superficie de fricción del disco de freno de rueda.
Finalmente el punzón superior 4 se baja hacia una superficie parcial radialmente interna de la superficie de fricción del disco de freno de rueda hasta que la superficie parcial radialmente interna de la superficie de fricción del disco de freno de rueda se apoye sobre la superficie de apoyo del punzón inferior o la toque.
Mediante este prensado del disco de freno de rueda los esfuerzos residuales generados debido al calentamiento a consecuencia de operaciones de frenado en el disco de freno de rueda recuperan su forma inicial mecánicamente. Esto hace posible que el disco de freno de rueda tras realizarse un prensado puede fijarse, en particular, atornillarse, de nuevo a una rueda de raíl de un vehículo ferroviario.
La orientación del punzón inferior se realiza a este respecto en el caso del punzón inferior de dos partes representado en las figuras 1-4 de tal modo que el anillo interior 3 o también un apoyo interior circular y un anillo exterior 2 que rodea este o el otro, de tal modo que una superficie de soporte 23 anular del anillo exterior 2 esté elevada con respecto al anillo interior 3 o al apoyo interior circular en un grado adaptado al grado de alabeo o deformación de tipo plato.
Es concebible también omitir el punzón inferior y bajar el punzón superior 4 hacia una superficie parcial radialmente interna de la superficie de fricción del disco de freno de rueda en un grado predeterminado para que la superficie de fricción del disco de freno de rueda recupere su forma a su forma original plana.
En el alabeo del disco de freno de rueda especialmente marcado también es concebible antes de la inserción del disco de freno de rueda en el punzón inferior mecanizar por arranque de virutas la superficie de fricción del disco de freno de rueda para la reducción de esfuerzos residuales cercanos a la superficie inicialmente, o también en una etapa de procedimiento que sigue al prensado.
Lista de referencias
2 anillo exterior
21 cuerpo anular
22 escalón exterior
23 superficie de soporte
24 borde interior
3 apoyo interior
31 cuerpo anular
32 superficie de soporte
4 punzón superior
41 pieza de presión
42 taladro
43 superficie de apriete
d2i diámetro interior
d3a diámetro exterior
d4 diámetro exterior
t2 grosor
t3 grosor
Claims (12)
1. Procedimiento para disminuir el alabeo de un disco de freno de rueda para un vehículo ferroviario que aparece a consecuencia de operaciones de frenado, en el que después de constatarse una desviación de una superficie de fricción del disco de freno de rueda con respecto a un plano definido por un borde periférico de la superficie de fricción, la superficie de fricción del disco de freno de rueda recupera su forma original de manera permanente en el plano definido por el borde periférico de la superficie de fricción.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, con las etapas de procedimiento:
a) insertar el disco de freno de rueda en un punzón inferior;
b) bajar un punzón superior (4) hacia una superficie parcial radialmente interna de la superficie de fricción del disco de freno de rueda hasta que la superficie parcial radialmente interna de la superficie de fricción del disco de freno de rueda recupere su forma original en el plano definido por el borde periférico de la superficie de fricción.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en donde antes de la etapa a) se realiza una orientación del punzón inferior de tal modo que una superficie de apoyo del punzón inferior en sentido opuesto al alabeo del disco de freno de rueda configura una cavidad, en donde la profundidad de la cavidad se ajusta dependiendo de la desviación de la superficie de fricción del disco de freno de rueda con respecto al plano definido por el borde periférico de la superficie de fricción.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, en donde una orientación de un punzón inferior de dos piezas con un apoyo interior (3) circular o en forma de anillo circular y un anillo exterior (2) que rodea el apoyo interior (3) se realiza de tal modo que una superficie de soporte (23) anular del anillo exterior (2) está elevada con respecto al apoyo interior (3) en un grado adaptado al grado medido de alabeo o de deformación de tipo plato.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, en donde en la etapa b) el punzón superior (4) se baja hacia la región marginal radialmente interna de la superficie de fricción del disco de freno de rueda hasta que la región marginal radialmente interna de la superficie de fricción del disco de freno de rueda se apoya sobre el apoyo interior (3).
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde antes de la etapa a) se mide una desviación de una superficie de fricción del disco de freno de rueda con respecto a un plano definido por un borde periférico de la superficie de fricción.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde antes de la etapa a) la superficie de fricción del disco de freno de rueda se mecaniza por arranque de virutas para la reducción de esfuerzos residuales cercanos a la superficie.
8. Dispositivo para llevar a cabo un procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, que presenta un punzón inferior y un punzón superior (4) que puede desplazarse en la dirección del punzón inferior, caracterizado porque el punzón inferior presenta una superficie de apoyo en forma de cavidad enfrentada a un borde exterior anular del punzón inferior, ajustable en su profundidad, y porque el punzón superior (4) presenta una superficie de apriete (43), cuyo diámetro (d4) es más pequeño que el diámetro interior (d2i) del borde exterior anular del punzón inferior.
9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque el punzón inferior está configurado de varias partes, con un anillo exterior (2) que forma el borde exterior anular del punzón inferior y al menos un anillo interior (3) que puede insertarse en el anillo exterior, en donde el grosor (t2) del anillo exterior es mayor que el grosor (t3) del anillo interior (3), en donde cuando el disco de freno está apoyado sobre el anillo exterior (2), éste puede presionarse en una medida deseada, predeterminada en la dirección contraria al alabeo hacia el anillo interior (3) del punzón inferior.
10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado por una pluralidad de anillos interiores (3) del mismo diámetro, pero de diferentes grosores.
11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque la superficie de apoyo del punzón inferior está conformada inclinada escalonadamente de manera radial hacia dentro.
12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque la superficie de apoyo del punzón inferior está conformada inclinada continuamente de manera radial hacia dentro.
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