L'acoblament d'eix cardà, sovint anomenat simplement acoblaments d'articulació universal, és un dispositiu mecànic que s'utilitza per connectar dos eixos que no es troben en la mateixa línia recta i per transmetre el parell i el moviment de rotació.
Components estructurals d'un acoblament d'unió universal
Un acoblament típic d'unió universal consta dels components principals següents:
1. Forquilles: Fixades als dos eixos motrius respectivament, s'utilitzen per connectar els eixos transversals.
2. Eix transversal: situat al centre de l'acoblament, és el component bàsic per a la transmissió del parell.
3. Coixinets d'agulles o coixinets llisos: assegureu-vos que l'eix transversal pugui girar lliurement, reduint la fricció i el desgast.
4. Brides de connexió o dispositius de subjecció: S'utilitzen per a la instal·lació i la fixació, assegurant la fiabilitat de la transmissió.
Els acoblaments d'unió universal d'alt rendiment-normalment estan fets d'acer aliat o d'acer tractat amb calor-per millorar la resistència i la resistència al desgast.
El principi de compensació de l'acoblament universal
Acoblaments d'articulació universalpot transmetre parell i velocitat fins i tot quan dos eixos no són colineals. La seva funció principal és compensar la desalineació angular. Mitjançant una estructura d'eix transversal-, permeten que els eixos d'entrada i sortida giren lliurement dins d'un determinat rang angular. Quan l'eix d'entrada gira, les forquilles dels dos extrems de l'eix transversal-accionen l'eix de sortida amb velocitats angulars alternes, aconseguint una connexió flexible i compensant la desalineació causada per errors d'instal·lació o deformació operativa.
Les juntes universals de-secció única són adequades per a petites desviacions angulars (3 graus –15 graus); per a angles més grans o quan es requereix una sortida de velocitat constant, normalment s'utilitzen juntes universals dobles. En disposar dues seccions en angles iguals, les velocitats angulars d'entrada i sortida es fan coherents, aconseguint una transmissió suau.
Fórmula de càlcul de compensació d'angle
Quan l'angle inclòs entre els dos eixos és , l'angle de l'eix d'entrada és θ i l'angle de l'eix de sortida és ψ. La seva relació de moviment és la següent:
Per tant, la relació de velocitat angular es pot obtenir:
Com es pot veure a la fórmula, si s'utilitza una única junta universal, la velocitat angular fluctua periòdicament amb θ. Per reduir l'error, es recomana que l'angle inclòs sigui inferior o igual a 10 graus. Si és gran, es pot utilitzar una estructura de doble articulació universal, assegurant que els angles de les dues articulacions siguin iguals ( ₁=₂) i que les forquilles estiguin en fase, així:
Aconseguir una transmissió a velocitat constant
Instal·lació real i càlculs de calibratge
Quan instal·leu els acoblaments de l'articulació universal, primer determineu l'angle de compensació real _actual entre els eixos d'entrada i de sortida, que es pot mesurar amb un transportador o una màquina de mesura de coordenades. Si l'angle de compensació màxim permès en el disseny de l'equip és _admès, s'ha de complir el següent:
Per a la maquinària industrial general, _allowable normalment s'estableix a 5 graus -10 graus , mentre que per a les transmissions de treball pesat-, es pot relaxar a 15 graus . Si _actual supera el límit, la compensació s'ha de reduir ajustant la posició d'instal·lació o afegint un eix intermedi.
Per a una articulació universal dual, si l'angle total inclòs és _total, els angles de distribució de les dues articulacions haurien de satisfer:
Això assegura que les fluctuacions de velocitat angular de les dues seccions s'anul·lin mútuament, donant lloc a una transmissió suau.
Exemple d'aplicació d'enginyeria
Suposant que l'angle inclòs _total=12 grau es mesura després de la instal·lació dels dos eixos de transmissió i s'utilitza una connexió de doble articulació universal, l'angle de compensació de cada articulació universal hauria de ser:
Si l'angle nominal d'una estructura de-secció única és de 10 graus, el disseny és raonable i pot garantir un funcionament estable. Si s'utilitza una única junta universal, la taxa de fluctuació de la velocitat angular es pot aproximar mitjançant la fórmula següent:
Això significa que la velocitat de sortida fluctuarà aproximadament un 1,1% dins d'un cicle de rotació. L'estructura de doble articulació universal pot eliminar gairebé completament aquesta fluctuació.
Els acoblaments d'articulació universal compensen eficaçment la desalineació angular entre dos eixos mitjançant la seva estructura d'eix transversal flexible{0}. El nucli del càlcul de compensació rau a mesurar amb precisió l'angle inclòs i a assignar-lo de manera racional segons la disposició de la-secció única o de la-secció doble. En el disseny pràctic, s'ha de garantir el següent:
1. _real Menor o igual a _admissible;
2. Les estructures de doble-secció han de mantenir els angles i la fase iguals;
3. Per a equips d'alta-velocitat o alta-precisió, s'ha de controlar dins de 5 graus .
Dominar els principis de càlcul i instal·lació anteriors pot millorar significativament la vida útil i l'estabilitat de la transmissió dels acoblaments universals.
