Fabricación de Eje de Cola y Eje Intermedio Marinos

El eje de cola y el eje intermedio marinos son componentes clave en el sistema de propulsión de un barco, utilizados para transmitir la potencia del motor principal (motor) a la hélice, impulsando el barco hacia adelante.

1. Eje de Cola Marino

El eje de cola es el eje del sistema de propulsión de un barco que está conectado directamente a la hélice, ubicado en la popa, y es responsable de transmitir la potencia desde el eje intermedio o el motor principal a la hélice, impulsando el barco hacia adelante.

Función

• Transmisión de Potencia: Transmite la potencia de rotación del eje intermedio o la caja de engranajes de reducción a la hélice.
• Soporte de Carga: Soporta el empuje, el par y las vibraciones e impactos de la hélice durante la navegación del barco.
• Sellado y Lubricación: Evita que el agua de mar entre en el casco a través del dispositivo de sellado del eje de cola (como un sello de aceite o un sello de agua), al tiempo que reduce la fricción a través del sistema de lubricación.

Diseño y Características Estructurales

• Estructura:
  • Normalmente es un eje cilíndrico largo, cuya longitud depende del tamaño del barco (de unos pocos metros a decenas de metros).
  • Un extremo está conectado a la hélice y el otro extremo está conectado al eje intermedio o a la caja de engranajes a través de un acoplamiento.
  • A menudo está equipado con un tubo de bocina (Stern Tube), que contiene cojinetes (generalmente cojinetes lubricados con aceite o agua) para soportar la rotación del eje.
• Sellado del Eje de Cola:
  • Sellado lubricado con aceite: utiliza sellos de aceite y prensaestopas para evitar la entrada de agua de mar.
  • Sellado lubricado con agua: utiliza materiales resistentes al desgaste (como caucho o materiales compuestos), adecuados para requisitos ambientales.
• Cojinetes: El tubo de bocina generalmente tiene cojinetes de eje de cola delanteros y traseros, hechos principalmente de aleación blanca, aleación de cobre o materiales compuestos de polímeros.
• Dimensiones: El diámetro se diseña de acuerdo con la potencia del motor principal y la carga de la hélice, con un rango común de 50 mm a 500 mm.

Materiales

• Acero Forjado (como 35CrMo, 40CrNiMo): Alta resistencia (resistencia a la tracción ≥ 600 MPa), alta tenacidad, adecuado para barcos grandes.
• Acero Inoxidable (como 316L, 17-4PH): Resistente a la corrosión, adecuado para la exposición prolongada al agua de mar.
• Tratamiento Superficial: La parte expuesta del eje de cola a menudo está cromada o recubierta con una capa anticorrosiva, y el manguito (Sleeve) puede usar aleación de cobre o acero inoxidable para evitar la corrosión.

Escenarios de Aplicación

• Buques mercantes (como graneleros, petroleros, portacontenedores).
• Buques de guerra, barcos de pesca, yates, etc.
• Buques especiales (como submarinos, buques de investigación científica), que requieren un diseño de eje de cola de mayor precisión.

2. Eje Intermedio Marino

El eje intermedio es el eje de transmisión que conecta el motor principal (o la caja de engranajes de reducción) con el eje de cola, ubicado dentro de la sala de máquinas del barco, y es responsable de transmitir la potencia del motor principal al eje de cola.

Función

• Transmisión de Potencia: Transmite la fuerza de rotación del motor principal o la caja de engranajes al eje de cola, impulsando la hélice.
• Amortiguación de Vibraciones y Alineación: Absorbe las vibraciones a través de acoplamientos y cojinetes intermedios, asegurando una transmisión de potencia suave.
• Ajuste de Longitud: Según la disposición de la sala de máquinas, el eje intermedio puede constar de varias secciones, conectadas mediante bridas o acoplamientos.

Diseño y Características Estructurales

• Estructura:
  • Consta de un solo segmento o varios segmentos de eje cilíndrico, cuya longitud depende de la distancia desde la sala de máquinas hasta el eje de cola (de unos pocos metros a decenas de metros).
  • Conectado al motor principal, la caja de engranajes y el eje de cola mediante bridas, acoplamientos o chaveteros.
  • Equipado con cojinetes intermedios (generalmente cojinetes de deslizamiento o cojinetes de rodillos) para soportar la rotación del eje.
• Requisitos de Alineación: El eje intermedio debe estar alineado con precisión (desviación <0.05mm/m) para evitar vibraciones y el desgaste prematuro de los cojinetes.
• Acoplamientos: Los acoplamientos elásticos comunes (como los de caucho o resorte de acero) absorben las vibraciones del motor principal, protegiendo el sistema de ejes.
• Dimensiones: El diámetro depende de la potencia del motor principal (de decenas de milímetros a cientos de milímetros), generalmente ligeramente más pequeño que el eje de cola.

Materiales

• Acero Forjado (como 40Cr, 42CrMo): Alta resistencia, alta tenacidad, adecuado para barcos de alta potencia.
• Acero de Aleación (como 35CrNiMo): Utilizado en escenarios de alta carga, con un excelente rendimiento de resistencia a la fatiga.
• Tratamiento Superficial: Superficie del eje pulida o cromada para reducir la fricción; el asiento del cojinete puede usar aleación de cobre o aleación blanca.

Escenarios de Aplicación

• Barcos grandes: El eje intermedio es esencial cuando la distancia entre el motor principal y el eje de cola es larga (como graneleros, petroleros).
• Barcos medianos y pequeños: Si el motor principal está cerca del eje de cola, el eje intermedio puede omitirse y conectarse directamente al eje de cola.
• Barcos de ejes múltiples: Como los barcos de doble hélice, cada sistema de propulsión necesita un eje intermedio independiente.

3. Relación entre el Eje de Cola y el Eje Intermedio

• Cadena de Transmisión de Potencia: Motor principal → Eje intermedio (si lo hay) → Eje de cola → Hélice, que constituye el sistema de propulsión completo.
• Colaboración en el Diseño:
  • El diámetro, los materiales y los cojinetes de ambos deben diseñarse de manera unificada para garantizar la eficiencia de la transmisión de potencia y la estabilidad del sistema.
  • El eje de cola está directamente expuesto al agua de mar y necesita medidas anticorrosivas más fuertes; el eje intermedio está dentro de la sala de máquinas y se centra en la alineación y la amortiguación de vibraciones.
• Instalación y Calibración: Durante la instalación, se debe utilizar un instrumento de alineación láser o un comparador para garantizar que la desviación del sistema de ejes sea <0.05mm/m, evitando vibraciones y desgaste.