PT82015B

PT82015B - Processo de fabrico de bielas em material plastico reforcado com fibras

Info

Publication number: PT82015B
Application number: PT82015A
Authority: PT
Original assignee: Secretary State Trade Ind Maj
Priority date: 1985-02-12
Filing date: 1986-02-12
Publication date: 1992-04-30
Also published as: DE3662933D1; KR900001308B1; AU587425B2; KR870700126A; AU5392886A; IN165895B; CA1268964A; DK159080C; JPS62501928A; ES296338Y; EP0214174B1; IE860378L; PT82015A; DK159080B; ATE42379T1; GB8503535D0; BR8605549A; ZA86853B; IE57036B1; WO1986004650A1

Description

MEKÓRIA DESCRITIVA presente invento refere-se so processo de fabrico de bielas em plástico reforçado com fibras para máquinas em que o movimento alternativo é convertido em movimento rotativo ou vice-versa.

Ha muitas utilizações industriais de máquinas em que o movimento alternativo é convertido em movimento giratório sendo o exemplo mais conhecido o motor de combustão interna. Peste tipo de máquina uma proporção significativa da perda de energia resulta da necessidade de superar a inércia das bielas. As bielas sSo usadas para transformarem o movimento alternativo dos êmbolos em movimento rotativo de um veio de manivelas.

As bielas em si mesmas têm um movimento que é uma combinação de linear e rotativo.

As bielas têm sido fabricadas convencionalraente de metal e com o objectivo de diminuir © perda de energia têm-se feito consideráveis esfor ços para lhes reduzir o peso. Os esforços para reduzir o peso são corapM cados, claro, pelo facto de as bielas ηδο só terem de sustentar grandes forças para executarem © sua função mas também para aguentarem os efeitos das forças de inércia devidas ao seu próprio peso. Progressos recentes na tecnologia dos materiais de Plástico Reforçado com Pibras (PRP) têm torna do esses materiais apropriados para utilização no fabrico de bielas.

As bielas consistem convencionalmente de um corpo tendo numa extremidade, em geral referida como a extremidade pequena ou pé, dispositivos para. prenderem o corpo a um êmbolo e na outra extremidade, vulgermente referida como extremidade grande ou cabeça, dispositivos para prenderem a biela a um veio de manivelas.

Para permitir que a biela seja ligada a um veio de manivelas ela é feita em geral, em duas partes, tendo um elemento de capa que se prende ao corpo da biela, incluindo tanto a extremidade do corpo como a capa, porções semi-circulares que formam um círculo completo quando as duas são reu nidas.

processo habitual de fixação do corpo e ds capa inclui a utilização de porcas em pernos que passam através de furos ne extremidade do corpo e na capa

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-3Este processo não é ideal para bielas de material PKP. A perfuração de orifícios no material PRE dá origem à indesejável fractura de fibras.

As técnicas de execução para o fabrico de extremidades com furos em que as fibras não são fracturadas tornam-se complicadas e dispendiosas. Também em bielas PRE cora este tipo de união da capa na extremidade, a área de secção transversal do corpo na região dos furos tem de ser aumentada para suportar as tensões operacionais. 0 aumento pode ser tsl que torne essas bielas PRE inconvenientes para utilização nos motores existentes.

De acordo com o presente invento uma biela tendo uma extremidade pe quena ou pé e uma extremidade grande ou cabeça inclui um corpo em Plástico Reforçado com Eíbras, um elemento de capa e dispositivos de fixação para fixarem o corpo e o elemento de capa para definirem a extremidade grande, caracterizada por o dispositivo de prisão incluir um elemento metálico, rigidamente fixado ao corpo, ao qual o elemento de cepa pode ser fixado.

Numa forma de invento, o elemento metálico tem o feitio de uma sela que é unida integralmente ao corpo, por exemplo por envolvimento de material PRE em torno da estrutura em sela apropriadamente planeada e em torno do corpo.

Numa outra forma do invento o elemento metálico e o corpo estão adaptados de modo que o elemento metálico inclui uma extremidade localmente expandida do corpo. Nesta forma de invento a extremidade de um corpo de secção rectsngular pode ser expandida localmente em dois lados opostos, de uma maneira semelhante a cunha ou malbste e mslhetado dentro de um canal em forma de cunha no elemento metálico. Alternativamente, a extremida de do corpo pode ser levada a ajustar-se dentro de uma cavidade frusto-piramidal ou frusto-cónica do elemento metálico por exemplo, por moldagem de injecção de material termoplástico em condições apropriadas de temperatura e pressão.

elemento de capa pode ser feito de metal, de material PRE ou de uma combinação de metal e material PHD.

Algumas representações do invento vão ser agora descritas sá a título de exemplo, com referencia aos desenhos disgramáticos juntos, em rue:

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-4-A figure 1 é um alçado, parcialmente em secção, de uma biela de acordo com o invento e incluindo uma sela metálica.

-A figura 2 é uma vista topo, era secção, ao longo da. linha ΙΪ-ΪΪ da figura 1 da biela.

-A figura 3 é uma vista em perspectiva de uma sela como é usada na biela mostrada nas figuras 1 e 2.

-A figura 4 é uma vista em perspectiva de uma outra forma de sela apropriada para utilização no invento.

-A figura 5 © um alçado, parcialmente em secção, de uma outra representação do invento.

-A figura 6 é um alçado de uma forma modificada, da. representação da figura 5, e;

-A figura 7 é um alçado ao longo da linha X-X da figura 6.

Uma biela, tem um corpo 10 tendo um elemento de compressão central 11 feito de PFJP e de secção em I (ver figura. 2). Uma primeira extremidade 12 do elemento de compressão central 11 assenta de encontro a uma inserção tubular 13 e uma segunda extremidade 14 assenta de encontro a uma. sela metálica 15. A sela metálica 15 © de formato semi-circular e tem adjacente a cada extremidade um par de fendas 16 que se prolongam em parte no sentido da sua largura. Pernos de bloqueio mutuamente paralelos 17 prolongam-se a partir das extremidades da sela 15. Uma cercadura de PRP contínua 18 prolonga-se em torno cia inserção tubular 13, elemento de compressão central 11, em torno dos braços 18, entre as extremidades da sela metálica 15 e as fendas 16 e através das fendas 16.

Uma capa de extremidade 20, que pode cer fie metal ou de material PRP tem um canal interno semi-circular 21 de diâmetro substancialmente idêntico ao diâmetro da sela metálica 15. Orifícios paralelos 22 prolongrm-se através da capa 20.

Em uso ε inserção tubular 13 está presa a um êmbolo (não indicado), por exemplo por mei^eaSxLlha cte ârbcdo, A sela metálica semi-circular 15 é posicionada sobre um forro amovível 23 numa parte da chumaceira de um veio d.e manide capa 20 rigidamente.

velas (não mostrado) e a capa 20 está situada de modo que ela também cobre o forro amovível 23 com os pernos 17 pascendo através dos orifícios 22. As porcas 24 são apertadas nos pomos 17 pers fixarem o corpo 10 s o elemento

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Huma forma alternativa de sela 29 (figura 4) duas chapas metálioar semi-circula.res 30 tendo um canal semí-circular 3* entre elas estão ligadas nas suas extremidades por biocos metálicos 32 aos quais são presos os pernos de fixsçSo 17 mutuamente paralelos. Barras metálicas 33 prolongam-se entre as chapas 30 c a sela é presa a um corpo de bielas (como seja o corpo 10 das figuras 1 e 2, que não é indicado aqui) pelo envolvimento de material PRE em torno das barras 33 de uma maneira semelhante àquela em que a cercadura 18 passa em torno dos braços 19, na representação do invento como se descreveu acima com referência às figuras 1 a 3· 0 espaço entre as chapas 30 ηδο ocupado pelos blocos metálicos 32 e barras metálicas 33 pode ser preenchido com material ΒΡΕ, o qual pode ser integrado com o material PRE de um corpo como seja o corpo 10 descrito acima.

Uma capa, como seja uma capa de extremidade 20, pode ser fixada a um corpo incluindo uma sela 29 da mesma maneira que a um corpo 10.

Uma outra representação do invento (figura 5) tem um corpo 40 de material PRP com forma substancialmente rectangular. Uma extremidade 41 afastada da extremidade pequena (não indicada) do corpo tem duas fases opostas,42 expandidas para formarem saliências com o formato de cunhas 43. Um elemento metálico 44 com forma substancialmente semi-anular tem uma cavidade com o feitio de cunha 45 prolongando-se através dele, normal ao plano do elemento 44 e prolongando-se para dentro a partir de um ponto médio de uma^superfície exterior 46.

A extremidade 41 do corpo 40 é introduzida dentro da cavidade 45 para formar uma junção de mslhete. Oom esta representação do invvnto pode ser vantajoso, com o objectivo de assegurar um ajuste apertado entre as saliências em forma de cunha 43 e os lados da cavidade 45, encaixar um calco 47 entre a base ds cavidade 45 e a extremidade 41 do corpo 40. Pode assegurar-se a rigidez perfeita utilizando parafusos sem cabeça cofio os mostrados em 48 que sSo aparafusados em orifícios roscados 49 e que sobressaem a partir da superfície interior do elemento 44. 0s parafusos 48 são, de preferência, de um comprimento tal que quando apertados sobressaem em relação à superfície 50. São então alisados com a superfície 50. Quando a biela, é montada oa parafusos 48 são travados na sua posição pela presença do forro amovível 23.

Numa forma alternativa da última representação descrita (fi uras 6 e 7)

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-υο elemento 44 tem ume cavidade frusto-pir-midel SO, Uma extremidade 41 do corpo da biela 40 é expandida para dentro da cavidade 60 para ser aí fixada. A expansão da extremidade 41 pode ser efectuado, por exemplo, por moldagem, por injecção de material termoplástico reforçado com fibras curtas, em torno âs extremidade 41 e para dentro da cavidade 60. A extremidade 41 podia ter dispositivos, como seja um canal anular (não indicado) a que o material termoplástico se pudesse prender.

A cavidade 50 pode ser feita s máquina ou o elemento 44 pode ser formado era duas partes divididas enulaxraente e tendo fendas. As duas partes podem então ser .juntas, de tal modo que as fendas se combinem para darem e cavidade 60, por exemplo, por soldagem ou ligações roscadas.

Quando o elemento 44 é formado em duas pertas elas podem ser montadas juntas em torno de uma extremidade -’1 de um corpo 40, a cusl foi feita previamente para o formato da cavidade 60. Neste caso podia ser necessário, para uma rigidez perfeita, usar calços como em 47, parafusos sem cabeça como em 48 e orifícios roscados como em 49, semelhantes aos descritos acima na representação com referência à figura 5.

Podia ser possível também, dependendo da natureza do material PKP usado para o corpo 40, fundir elementos metálicos 44 em torro de uma extremidade previamente formada 41 do corpo 40, corpo 40 rigidamente fixado ao elemento metálico 44 pode ser ligado a um elemento de capa como em 20 por dispositivos muito conhecidos na arte. Por exemplo, os .ernos rautusmente paralelos (não indicados) podem ser executados integrais com as extremidades do elemento 44. Altern»tivemente, os orifícios (n?o sSo mostrados) podem ser roscados nas extremidades do e1emento 44 para permitir que os parafusos sejam aparafusados neles após a passagem através de orifícios no elemento de capa 20.

Os entendidos na arte compreendem que são possíveis muitas representações do invento; por exemplo, embora os pernos 17 sejam descritos e mostrados como integrais com as selas metálicas 15, 29, os mesmos na prática podem ser substituídos por parafusos que se prolongam através de orifícios nas selas metálicas 15, 19. Alternativamente, é claro, podem ser aparafusados parafusos que passam através de furos na capa da extremidade 20 dentro de orifícios roscados nos elementos metálicos 1?, 19. Oo mesmo modo, os

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-7meterieis PR? próprios para serem utilizados cora o invento são muito conhecidos dos entendidos r.a arte, por isso não serão açui descritos em de telhe.

São evidentes várias construções de elementos em haste 10, <0 para os er+enò '·-os na arte.

Quando se pode usar, com vantagem um corpo 40 de secção transversal circular o mesmo pode ser preso a um elemento metálico 44 por dispositivos semelhantes aos das representações descritas acimr com referencia as figuras 6 e 7, mas utilizando ua corte fru«to-cónico 60. Outros formatos de cavidades apropriadas para, se usarem com o invento, por exemplo cortes tendo fases curvas, serão facilmente evidentes.

Claims

13. ’Processo de fabrico de bielas em material plástico reforçado com fibras, incluindo as ditas bielas uma extremidade peçuma (pé) e uma extremidade grande (cabeça) e um corpo, caracterizado por compreender a obtenção de um corpo de material plástico reforçado com fibras e © sus ligação rígida a um elemento metálico onde é fixado mecanicamente um elemento de capa, formando o dito elemento metálico e o elemento de caps a cabeça da biela.

23. ’Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterivedo por o elemento metálico ter a forms de sele.

33. ‘Processo de acordo com a reivindicação ?, carretexis?do por selo estar unida integralaente oom o corpo pelo envolvimento de material

PR? (plástico reforçado com fibras) ds estrutura de gela apropriadamente θ desenhada <±> corpo.

43. ‘Processo de acordo com a reivindicação caracterizado por o

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-3elemento metálico e o corpo estarem adaptados de modo que c» elemento metálico inclui uma extremidade localmente expandida do corpo.

5£. ‘Proceveo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a extremidade do corpo ser de forma rectangular e ter dois lados opostos expandidos para formar saliências com o feitio de cunha cue assentam de encontro aos lados de um canal em forma de cunha no elemento metálico.

6S. ‘Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por ter dispositivos para forçarem as saliências em forma de cunha ao contacto por pressão com os lados do canal.

7ã. ‘Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por os dispositivos para forçarem as saliências em forma de cunha ao contacto com os lados do canal incluírem um calço e parafusos em furos no elemento metálico.

8â. ‘Processo de acordo com a reivindicação 4, cera et·· rizado por a ex tremidade do corpo ser expandida para preencher uma cavidade no elemento metálico.

9B. ‘Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a extremidade do corpo ser rectengular e a cavidade ter a forma frusto-piramidal.

caracterinado por a forma frusto-conica.

10ã. ‘Processo de acordo com a reivindicação 3, extremidade do corpo ser circular e a cavidede ter a

11ã. ‘Processo de acordo com qualquer das reivindicações de 3 a 10, caracterizado por o elemento metálico ser formado por duas partes tendo cada parte metade do corte, sendo as duas partes fixadas de forma rígida.

12B. ‘Processo de acordo com qualquer das reivindicações de 8 e 11, caracterizado por a extremidade do corpo ser fixada na cavidade pela sua expansão, por moldagem de inserção fo material sobre e dita cavidade.

13&. 'Processo de acordo com ? reivindicação 12 carscterizsdo por o dito material ser um termoplástico reforçado com fibras curtes.

14S. ‘Processo de acordo com a reivindicação 12 ou 13, c~r?ct-^;risçdo por a extremidade do corpo estar r-dop&ada de modo oue o met criei moldado por injecção fica rigidamente fixado p.f dita cavidade.

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-915S-. ‘Processo de acordo com a rei vindicação 11, caracterizado por es duas partes serem colocadas em tomo da extremidade do cor o antes de serem presas juntas*

I6ã, ‘Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender dispositivos para forçarem a extremidade do corpo ao contacto sob pressão com os lados da cavidade.

17S. ‘Processo de acordo com a reivindicação 16, cara eter^-·. zado por os dispositivos para forçarem a extremidade do corpo ao contacto sob pressão com os lados da cavidade incluírem um calço e parafusos em furos do elemento metálico.

18S. ‘Processo de acordo com quelquer das reivindicações 4, 5, 8, 9 ou 10, caracterizado por o elemento metálico ser fundido numa posição em torno da extremidade do corpo.

19i=. ‘Processo de acordo com qualquer das reivindicações de 1 a 18, caracterizado por os dispositivos para fixarem o corpo ao elemento de capa incluírem também pernos que são presos ao elemento metálico e que passam através de orifícios no elemento de capa.

SOS. ‘Processo de acordo cora qualquer das reivindicações de 1 a 18, caracterízado por os dispositivos para prenderem o corpo ao elemento de capa incluírem também parafusos que passam através de orifícios no eleeento metálico e no elemento de capa.

21ã. ‘Processo de acordo com qualquer das reivindicações de 1 a 18, caracterizado por os dispositivos para prenderem o corpo ao elemento de capa incluírem parafusos que passam através de orifícios no elemento de capa e orifícios roscados no elemento metálico.