El sistema de cojinetes turbo puede parecer simple en diseño, con uno o dos cojinetes de bronce, y a veces un cojinete de empuje separado, pero desempeña un papel clave, asegurando que las ruedas sigan girando sin ningún contacto con la carcasa.
Detrás de este diseño engañosamente simple se encuentra la realidad de que el diseño, los materiales y los procesos de fabricación utilizados para crear el sistema de rodamientos se han refinado constantemente para seguir el ritmo de los nuevos niveles de rendimiento del turbocompresor que exige el diseño avanzado del motor.
Solo piense en lo que le pedimos a los rodamientos que hagan:
- Ofrezca soporte y amortiguación para controlar el movimiento radial y axial del eje y las ruedas.
- Aísle la vibración de las piezas giratorias.
- Permite que las ruedas turbo giren a velocidades 60 veces más rápidas que la velocidad máxima del motor que se encuentra en un motor diesel moderno típico.
- Asegúrese de que la energía máxima del gas de escape del motor esté disponible para impulsar el turbo y no se desperdicie en el sistema de rodamientos
- Trabaje de manera efectiva con los aceites más recientes, para reducir la fricción y las pérdidas de potencia en los motores modernos
- Trabaje de manera efectiva con las temperaturas de aceite del motor más altas de la actualidad.
Los sistemas de rodamientos en turbos necesitan equilibrar las bajas pérdidas de potencia con la capacidad de controlar las enormes fuerzas aplicadas por las cargas mecánicas en constante variación.
Modernos sistemas de rodamientos turbo divididos en dos tipos:
- Sistemas de rodamientos hidrodinámicos, utilizados en la gran mayoría de los turbos pasados y presentes
- Sistemas de rodamientos de bolas, utilizados anteriormente solo para aplicaciones de carreras y carreteras rápidas, pero recientemente lanzados por Honeywell en turbos VNT™ de producción para vehículos de pasajeros.
En un sistema de rodamientos hidrodinámicos de turbocompresor, el fluido (aceite de motor) no solo lubrica las piezas, evitando el contacto, sino que también controla el movimiento del eje y las ruedas en todas las condiciones de funcionamiento.
El sistema de rodamientos hidrodinámicos puede utilizar dos rodamientos de cojinetes «completamente flotantes», que giran aproximadamente a la mitad de la velocidad del eje. Hay dos películas de aceite hidrodinámicas; una externa, entre la carcasa central y el cojinete, y una interna entre el cojinete y el eje.
La mayoría de los turbos de vehículos de pasajeros pequeños y de alta velocidad utilizan un rodamiento «semi-flotante» de una pieza que no gira. Este diseño también utiliza dos películas de aceite, pero en este caso la película de aceite exterior actúa principalmente como una «película de compresión» para amortiguar el movimiento del eje. En este rodamiento, solo hay una película de aceite hidrodinámica (entre el eje y el rodamiento), lo que mejora el control del conjunto del rotor.
Un cojinete de empuje controla el movimiento axial del conjunto del rotor, que puede ser una parte separada o integrada en el cojinete de cojinete, como en el caso del «cojinete Z»de una sola pieza. En todos los diseños, se genera alta presión en el área de la almohadilla de empuje para controlar el movimiento axial. El rodamiento Z también contiene características diseñadas para optimizar el rendimiento con aceites modernos de baja viscosidad.Los rodamientos de bolas
combinan las funciones de cojinetes de empuje y cojinetes de empuje en un solo paquete. Los espacios libres reducidos permiten mejorar el rendimiento de la turbina y el compresor, mientras que las menores pérdidas de potencia dentro del rodamiento mejoran el rendimiento general. El último turbo de rodamientos de bolas VNT™ utiliza un nuevo cartucho de rodamientos de bolas de cerámica, un desarrollo que lleva la mejora del rendimiento a un nivel completamente nuevo.