Kardanová spojka, často jednoduše označovaná jako spojky s univerzálním kloubem, je mechanické zařízení používané ke spojení dvou hřídelů, které nejsou na stejné přímce, ak přenosu točivého momentu a rotačního pohybu.
Konstrukční součásti univerzální kloubové spojky
Typická kardanová spojka se skládá z následujících hlavních součástí:
1. Vidlice: Upevněné na dvou hnacích hřídelích, které se používají ke spojení příčných hřídelí.
2. Křížový hřídel: Nachází se ve středu spojky a je základním prvkem pro přenos točivého momentu.
3. Jehlová nebo kluzná ložiska: Zajistěte, aby se křížový hřídel mohl volně otáčet, což snižuje tření a opotřebení.
4. Spojovací příruby nebo upínací zařízení: Používají se k instalaci a upevnění, zajišťující spolehlivost přenosu.
Vysoce{0}}výkonné univerzální spojky jsou obvykle vyrobeny z legované oceli nebo tepelně -zpracované oceli, aby se zlepšila pevnost a odolnost proti opotřebení.
Princip kompenzace univerzálního kloubového spojení
Univerzální kloubové spojkymůže přenášet točivý moment a rychlost, i když dva hřídele nejsou kolineární. Jejich hlavní funkcí je kompenzovat úhlové vychýlení. Prostřednictvím křížové-struktury hřídele umožňují vstupní a výstupní hřídeli volně se otáčet v určitém úhlovém rozsahu. Když se vstupní hřídel otáčí, vidlice na obou koncích příčného -hřídele pohání výstupní hřídel střídavými úhlovými rychlostmi, čímž se dosahuje flexibilního spojení a kompenzuje se nesouosost způsobená chybami při instalaci nebo provozní deformací.
Jednodílné univerzální klouby jsou vhodné pro malé úhlové odchylky (3 stupně – 15 stupňů); pro větší úhly nebo při požadavku na konstantní otáčky se obvykle používají dvojité univerzální klouby. Uspořádáním dvou sekcí pod stejnými úhly jsou vstupní a výstupní úhlové rychlosti konzistentní, čímž se dosáhne hladkého přenosu.
Vzorec pro výpočet úhlové kompenzace
Když je sevřený úhel mezi dvěma osami , úhel vstupní osy je θ a úhel výstupní osy je ψ. Jejich pohybový vztah je následující:
Proto lze získat poměr úhlové rychlosti:
Jak je vidět ze vzorce, pokud je použit jediný kardanový kloub, úhlová rychlost periodicky kolísá s θ. Pro snížení chyby se doporučuje, aby úhel sevření byl menší nebo roven 10 stupňům. Pokud je velký, lze použít konstrukci dvojitého univerzálního kloubu, která zajistí, že úhly obou kloubů budou stejné (₁=₂) a že vidlice budou ve fázi, takže:
Dosáhněte přenosu konstantní rychlosti
Aktuální instalace a výpočty kalibrace
Při instalaci kardanových spojek nejprve určete skutečný úhel přesazení _skutečný mezi vstupní a výstupní osou, který lze měřit pomocí úhloměru nebo souřadnicového měřicího stroje. Pokud je maximální přípustný kompenzační úhel v konstrukci zařízení _povolený, pak musí být splněny následující:
U běžných průmyslových strojů je _allowable obvykle nastaveno na 5 stupňů – 10 stupňů , zatímco u převodovek pro těžké-zátěže lze toto nastavení snížit na 15 stupňů . Pokud _skutečný překračuje limit, posunutí by se mělo snížit úpravou montážní polohy nebo přidáním mezihřídele.
Pokud je u dvojitého univerzálního kloubu celkový úhel _total, měly by distribuční úhly obou kloubů splňovat:
To zajišťuje, že kolísání úhlové rychlosti obou sekcí se navzájem vyruší, což má za následek hladký přenos.
Příklad inženýrské aplikace
Za předpokladu, že se po instalaci dvou hnacích hřídelí změří sevřený úhel _total=12 stupňů a použije se dvojité připojení kardanového kloubu, pak by kompenzační úhel každého kardanového kloubu měl být:
Pokud je jmenovitý úhel jedné-sekce konstrukce 10 stupňů, je návrh přiměřený a může zajistit stabilní provoz. Pokud je použit jeden univerzální kloub, lze míru kolísání úhlové rychlosti aproximovat pomocí následujícího vzorce:
To znamená, že výstupní rychlost bude kolísat asi o 1,1 % během jednoho cyklu otáčení. Dvojitá konstrukce kardanového kloubu dokáže toto kolísání téměř úplně eliminovat.
Univerzální kloubové spojky účinně kompenzují úhlové nesouososti mezi dvěma hřídeli prostřednictvím své flexibilní křížové-struktury hřídele. Jádro výpočtu kompenzace spočívá v přesném měření sevřeného úhlu a racionálním přidělování úhlu podle uspořádání s jednou -sekcí nebo dvojitou -sekcí. Při praktickém návrhu by mělo být zajištěno následující:
1. _actual Menší nebo rovno _allowable;
2. Dvojité-profilové konstrukce musí zachovávat stejné úhly a fázi;
3. U vysoko-rychlostních nebo vysoce{2}}přesných zařízení by měla být ovládána v rozsahu 5 stupňů .
Zvládnutím výše uvedených zásad výpočtu a montáže lze výrazně zlepšit životnost a stabilitu přenosu kardanových spojek.
