Cojinete de empuje

Un cojinete de empuje es un tipo particular de cojinete rotativo . Al igual que otros cojinetes, giran permanentemente entre las piezas, pero están diseñados para soportar una carga predominantemente axial . ^{[ 1 ]}

Los cojinetes axiales se presentan en varias variedades.

• Los rodamientos axiales de bolas , compuestos por bolas soportadas en un anillo, pueden utilizarse en aplicaciones de bajo empuje donde la carga axial es mínima.
• Los cojinetes axiales de rodillos cilíndricos constan de pequeños rodillos cilíndricos dispuestos horizontalmente con sus ejes apuntando hacia el eje del cojinete. Ofrecen una excelente capacidad de carga y son económicos, pero tienden a desgastarse debido a las diferencias en la velocidad radial y la fricción, que es mayor que en los cojinetes de bolas.
• Los rodamientos axiales de rodillos cónicos constan de pequeños rodillos cónicos dispuestos de manera que sus ejes converjan en un punto del eje del rodamiento. La longitud del rodillo, el diámetro de los extremos ancho y estrecho, y el ángulo de los rodillos deben calcularse con precisión para lograr la conicidad adecuada, de modo que cada extremo del rodillo ruede suavemente sobre la superficie del rodamiento sin deslizarse. Este es el tipo más utilizado en aplicaciones automotrices (para soportar las ruedas de un automóvil, por ejemplo), donde se utilizan en pares para absorber el empuje axial en ambas direcciones, así como las cargas radiales. Pueden soportar mayores cargas axiales que los de tipo bola debido a su mayor superficie de contacto, pero su fabricación es más costosa.

• Los cojinetes axiales de rodillos esféricos utilizan rodillos asimétricos de forma esférica que ruedan dentro de una arandela con una pista de rodadura interna esférica. Pueden soportar cargas radiales y axiales combinadas, así como compensar la desalineación de los ejes. Se suelen utilizar junto con cojinetes axiales de rodillos esféricos radiales . Los cojinetes axiales de rodillos esféricos ofrecen la mayor densidad de carga de todos los cojinetes axiales. ^{[ 2 ]}
• Los cojinetes hidráulicos , donde el empuje axial se apoya en una fina capa de líquido a presión, ofrecen una baja resistencia al avance.

• Cojinetes magnéticos , donde el empuje axial se soporta mediante un campo magnético. Esto se utiliza cuando se requieren velocidades muy altas o una resistencia muy baja, por ejemplo, en la centrífuga tipo Zippe .

Los cojinetes de empuje se utilizan comúnmente en aplicaciones automotrices, marinas ^{[ 3 ]} y aeroespaciales. También se utilizan en las mordazas de las palas del rotor principal y de cola de los helicópteros RC (radiocontrolados).

Los cojinetes de empuje se utilizan en los automóviles porque las marchas hacia adelante en las cajas de cambios de los automóviles modernos utilizan engranajes helicoidales que, si bien ayudan a la suavidad y a la reducción del ruido, generan fuerzas axiales que deben ser contrarrestadas.

Los cojinetes axiales también se utilizan en los mástiles de antenas de radio para reducir la carga sobre el rotor de la antena .

Un tipo de cojinete de empuje en un automóvil es el cojinete de "desembrague", a veces llamado cojinete de liberación del embrague . ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

Los cojinetes axiales de película fluida fueron inventados por Albert Kingsbury , quien descubrió el principio durante sus investigaciones sobre cojinetes y lubricación, iniciadas en 1888 mientras era estudiante. Su primer cojinete experimental fue probado en 1904. Solicitó la patente en 1907, la cual le fue concedida en 1910. ^{[ 7 ]} El primer cojinete Kingsbury en servicio hidroeléctrico, una de sus principales aplicaciones, se instaló en la central hidroeléctrica de Holtwood en 1912. Actualmente sigue en pleno funcionamiento.

Los cojinetes axiales fueron inventados de forma independiente por el ingeniero australiano George Michell , quien patentó su invento en 1905.

Los cojinetes axiales hidráulicos contienen varias almohadillas sectoriales dispuestas en círculo alrededor del eje, que pueden pivotar libremente. Estas crean zonas de aceite en forma de cuña dentro del cojinete, entre las almohadillas y un disco giratorio, que soportan el empuje aplicado y eliminan el contacto metal con metal.

La invención de Kingsbury y Michell se aplicó notablemente al bloque de empuje de los barcos. Su pequeño tamaño (una décima parte del de los antiguos diseños de cojinetes), su baja fricción y su larga vida útil permitieron el desarrollo de motores y hélices más potentes. Se utilizaron ampliamente en los barcos construidos durante la Primera Guerra Mundial y se han convertido en el cojinete estándar para los ejes de turbinas en barcos y centrales eléctricas de todo el mundo. (Véase también Cojinetes hidráulicos de almohadillas basculantes Michell/Kingsbury ).

En la actualidad, los cojinetes axiales siguen desempeñando un papel esencial en equipos rotativos como expansores, bombas, turbinas de gas o vapor y compresores. Además de los tradicionales cojinetes de babbitt, utilizados desde principios del siglo XX, se han empezado a emplear nuevos materiales para las almohadillas axiales. Por ejemplo, el bronce y el cobre-cromo se utilizan habitualmente para mejorar el rendimiento del cojinete. ^{[ 8 ]}

• Rodamiento de agujas
• Cojinete liso
• Pista (cojinete)
• Rodamiento de elementos rodantes
• Rodamiento de giro