El diseño central de los cojinetes deslizantes les permite soportar dos tipos básicos de carga al mismo tiempo. El mecanismo de rodamiento está estrechamente relacionado con las propiedades físicas de la película de aceite lubricante. A continuación se muestra cómo se admiten estas dos cargas:
1.Carga radial: Fuerza de soporte perpendicular al eje.
Cuando el cuello del eje gira, el lubricante se introduce en un espacio en forma de cuña entre el casquillo del cojinete y el cuello del eje, formando una película de aceite cinético fluido. La película de aceite produce una presión que soporta el peso del cuello del eje y las fuerzas radiales externas (como el engrane de engranajes y la tensión de la correa). Por ejemplo, en el cojinete del cigüeñal de un motor de automóvil, la película de aceite debe poder resistir el impacto explosivo del movimiento hacia abajo del pistón evitando al mismo tiempo que el cuello del eje entre en contacto directo con el casquillo del cojinete.
Características clave:
Espesor de la película de aceite: La estabilidad de la película de aceite se controla ajustando la holgura entre el cuello del eje y el casquillo del cojinete (generalmente entre 0,001 y 0,002 veces el diámetro del eje).
Adaptación de la excentricidad: cuando aumenta la carga radial, el cuello del eje se desvía ligeramente y el espesor de la película de aceite se ajusta automáticamente para mantener la lubricación. Elasticidad del material: Los cojinetes de rodamiento suelen estar fabricados de metales blandos como la aleación Babbitt, y cuya deformación elástica compensa los errores de fabricación y evita la sobrecarga local.
2. Carga axial: empuje paralelo al eje.
Los cojinetes deslizantes pueden resistir las fuerzas axiales de los cojinetes de empuje o de una película de aceite en los extremos. Generalmente se utiliza en aplicaciones donde se debe limitar el desplazamiento axial (por ejemplo, compresores y turbinas). Las almohadillas de los cojinetes de empuje generalmente están diseñadas con ranuras helicoidales o superficies biseladas, y el efecto de presión dinámica de la rotación se utiliza para formar una película de aceite contra el empuje o la tensión axial. Por ejemplo, los cojinetes de empuje en los ejes de propulsión marina deben poder soportar el enorme empuje axial generado por la hélice y evitar que el eje se mueva.
Características clave:
Ángulo de amortiguación: la superficie de contacto entre la almohadilla de empuje y el hombro del eje está diseñada en un ligero ángulo (generalmente de 5 a 15 grados) para equilibrar la presión de la película de aceite y las fugas.
Flotación de segmentos: los cojinetes de empuje grandes están construidos con múltiples cojines, cada uno de los cuales flota de forma independiente para adaptarse a la expansión térmica y las fluctuaciones de carga.
Diseño de enfriamiento: El calor de fricción generado por cargas axiales debe disiparse mediante la circulación de aceite o un sistema de enfriamiento externo para evitar la ruptura de la película de aceite. Efectos sinérgicos de dos cargas
En condiciones de funcionamiento reales, los rodamientos deslizantes a menudo necesitan hacer frente a cargas radiales y axiales simultáneamente. Por ejemplo:
Transmisión de engranajes helicoidales: las fuerzas de engrane de los engranajes se dividen en un componente radial (llevado por cojinetes cilíndricos) y un componente axial (llevado por cojinetes de empuje).
Turbina: el cojinete combinado de la turbina de vapor adopta un diseño de empuje radial-integrado para simplificar la estructura y mejorar la confiabilidad.
Propulsión de la hélice: el cojinete de popa debe soportar tanto la carga radial hidrodinámica como la carga axial de empuje de la hélice. Adopción de rodamientos cónicos para realizar cargas bidireccionales.