El propósito básico del cojinete de empuje es tratar con la carga axial de empuje producida durante la rotación del eje, p. para maniobrar una gran nave, los potentes remolcadores ejercen una gran fuerza contra el agua gracias a sus propulsores batidos. La misma cantidad de fuerza también se ejerce contra el eje de la hélice, esta fuerza a lo largo del eje de la hélice se conoce como fuerza de empuje. Esta fuerza de empuje puede llegar a la mitad de un millón de libras en el caso de un transportista de gran tamaño. Ahora si esta gran cantidad del orificio de carga de empuje directamente contra el motor, el sistema de engranajes y el motor fallarían. Para transferir esta gran carga de carrera al casco de la nave, se requieren cojinetes de empuje como se muestra en la siguiente figura.
Principio de funcionamiento del cojinete de empuje de la almohadilla basculante y sus componentes-
Aquí explicaré el tipo especial de cojinete de empuje que se conoce como cojinete de empuje de cojín basculante, aunque también hay otros tipos de cojinetes de empuje disponibles en el mercado, p. Rodamiento esférico de empuje rodante, rodamiento de agujas de empuje.
Para contener el empuje, se proporciona un collar en el eje de giro para transmitir el empuje a una superficie de apoyo estacionaria en una carcasa.
Se usa una arandela ranurada para que el aceite no se salga a través de la carcasa como se muestra en la figura
La arandela está ranurado porque durante la formación de la cuña de aceite (que es el fenómeno principal para la operación exitosa del cojinete de cojinete) el collar no se inclina para formar la cuña de aceite.
El aceite que se adhiere al collar giratorio se dibuja entre el collar y las zapatas pivotadas (arandela ranurada) inclinando las zapatas y formando las cuñas de soporte de aceite.
Durante la operación, el eje está sometido a esfuerzos y tensiones inevitables para mantener la alineación e igualar la carga entre los zapatos mientras se utiliza el cojinete en una placa niveladora.
Los cojinetes de empuje de la plataforma inclinable están diseñados para transferir grandes cargas axiales de ejes giratorios con una pérdida de potencia mínima, al tiempo que simplifican la instalación y el mantenimiento. Los diámetros de los ejes para los que se diseñan los rodamientos van desde 20 mm hasta más de 1.000 mm. Las cargas máximas para los diferentes tipos de rodamientos varían de 0.5 a 500 toneladas. Los rodamientos de mayor tamaño y capacidad de carga se consideran no estándar, pero pueden tener un orden especial.
Cada rodamiento consiste en una serie de almohadillas soportadas en un anillo portador; cada almohadilla es libre de inclinarse para que cree una película hidrodinámica autosostenible. El anillo portador puede estar en una pieza o en mitades con varias disposiciones de ubicación.
Múltiples opciones
Existen dos opciones para la lubricación. El primero es inundar completamente la caja del cojinete. El segundo, que es más adecuado para aplicaciones de mayor velocidad, dirige el aceite hacia la cara de empuje. Luego se permite que este aceite drene libremente desde la carcasa del cojinete.
Del mismo modo, existen dos opciones geométricas. La primera opción no usa enlaces de ecualización o nivelación (Figura 1). Esta opción se usa en muchas unidades de engranaje y otros sistemas de ejes en los que se garantiza la perpendicularidad entre la línea central del eje y las caras del rodamiento.
Los rodamientos para lubricación tanto inundada como dirigida están destinados a máquinas en las que los rodamientos de empuje homologados están especificados por los requisitos de la API, o en los que el rodamiento puede requerirse por otros motivos.
Lubricación inundada vs. dirigida
El método convencional para lubricar los cojinetes de empuje de las almohadillas basculantes es inundar la carcasa con aceite, utilizando un orificio en la salida para regular el flujo y mantener la presión. Una presión de alojamiento de 0.7 a 1.0 bar (10.1 a 14.5 PSI) es típica, y para minimizar las fugas, se requieren anillos de sello cuando el eje pasa a través de la carcasa.
Aunque la lubricación inundada es simple, da como resultado una gran pérdida de potencia parásita debido a la turbulencia a alta velocidad. Donde se esperan velocidades medias de deslizamiento superiores a 50 metros por segundo (m / s), estas pérdidas pueden eliminarse en gran medida empleando el sistema de lubricación dirigida. Además de reducir la pérdida de potencia en un 50 por ciento, la lubricación dirigida reduce la temperatura del rodamiento y, en la mayoría de los casos, el flujo de aceite.
Se debe notar que:
Los rodamientos dirigidos e inundados tienen los mismos tamaños básicos y utilizan almohadillas de empuje idénticas.
La presión de suministro de aceite preferida para la lubricación dirigida es de 1,4 bar (20,3 PSI).
La velocidad del aceite en los conductos de suministro no debe exceder los tres metros por segundo (m / s) para garantizar la presión total en el rodamiento.
El alojamiento del cojinete debe mantenerse libre de aceite a granel a través de un amplio área de drenaje alrededor de la periferia del collar.
No se requieren anillos de sello en el eje.
Los fabricantes ofrecen una variedad de materiales de almohadilla. Algunos materiales poliméricos son capaces de operar a temperaturas de hasta 120 ° C (248 ° F) más que el metal blanco o el babbitt convencionales. Además, la posición del pivote de la almohadilla puede tener un efecto en la temperatura de la almohadilla de empuje.