Sklopka kardanske gredi, pogosto preprosto imenovana kardanske sklopke, je mehanska naprava, ki se uporablja za povezavo dveh gredi, ki nista na isti ravni črti, ter za prenos navora in rotacijskega gibanja.
Strukturne komponente univerzalne spojke
Tipična univerzalna sklopka je sestavljena iz naslednjih glavnih komponent:
1. Vilice: pritrjene na obe pogonski gredi in se uporabljajo za povezavo prečnih gredi.
2. Prečna gred: Nahaja se na sredini sklopke in je osrednja komponenta za prenos navora.
3. Iglični ležaji ali drsni ležaji: Zagotovite, da se prečna gred lahko prosto vrti, kar zmanjša trenje in obrabo.
4. Priključne prirobnice ali vpenjalne naprave: Uporabljajo se za namestitev in pritrditev, ki zagotavljajo zanesljivost prenosa.
Visoko{0}}zmogljive kardanske sklopke so običajno izdelane iz legiranega jekla ali toplotno{1}}obdelanega jekla za izboljšanje trdnosti in odpornosti proti obrabi.
Načelo kompenzacije univerzalne spojke
Univerzalne spojkelahko prenaša navor in hitrost, tudi če dve gredi nista kolinearni. Njihova glavna funkcija je kompenzacija kotne neusklajenosti. S pomočjo prečne-strukture gredi omogočajo prosto vrtenje vhodne in izhodne gredi znotraj določenega kotnega območja. Ko se vhodna gred vrti, vilice na obeh koncih prečne-gredi poganjajo izhodno gred z izmeničnimi kotnimi hitrostmi, s čimer dosežejo prožno povezavo in kompenzirajo neusklajenost, ki jo povzročijo napake pri namestitvi ali delovna deformacija.
Enodelni -kardanski spoji so primerni za majhna kotna odstopanja (3 stopinje –15 stopinj); pri večjih kotih ali kadar je potrebna konstantna hitrost, se običajno uporabljajo dvojni univerzalni zglobi. Z razporeditvijo dveh odsekov pod enakimi koti sta vhodna in izhodna kotna hitrost usklajeni, s čimer se doseže gladek prenos.
Formula za izračun kompenzacije kota
Ko je vključeni kot med obema osema , je kot vhodne osi θ, kot izhodne osi pa ψ. Njihovo razmerje gibanja je naslednje:
Zato je mogoče dobiti razmerje kotne hitrosti:
Kot je razvidno iz formule, če se uporablja en univerzalni zglob, kotna hitrost periodično niha z θ. Za zmanjšanje napake je priporočljivo, da je vključeni kot manjši ali enak 10 stopinj. Če je velik, se lahko uporabi struktura dvojnega univerzalnega zgloba, ki zagotavlja, da sta kota obeh sklepov enaka ( ₁=₂) in da so vilice v fazi, torej:
Doseči prenos s konstantno hitrostjo
Dejanska namestitev in izračuni kalibracije
Pri montaži kardanskih sklopk najprej določite dejanski zamik _actual med vhodno in izhodno osjo, ki ga lahko izmerite s kotomerom ali koordinatnim merilnikom. Če je največji dovoljeni kompenzacijski kot v načrtu opreme _dovoljen, mora biti izpolnjeno naslednje:
Za splošne industrijske stroje je _allowable običajno nastavljen na 5 stopinj –10 stopinj, medtem ko je za težke-prestave to mogoče znižati na 15 stopinj. Če _actual presega mejo, je treba odmik zmanjšati s prilagoditvijo namestitvenega položaja ali dodajanjem vmesne gredi.
Za dvojni univerzalni zglob, če je skupni vključeni kot _total, morajo porazdelitveni koti obeh sklepov zadostiti:
To zagotavlja, da se nihanja kotne hitrosti obeh odsekov med seboj izničijo, kar ima za posledico gladek prenos.
Primer inženirske uporabe
Ob predpostavki, da je vključeni kot _total=12 stopinj izmerjen po namestitvi obeh pogonskih gredi in je uporabljena povezava z dvojnim kardanskim zglobom, mora biti kompenzacijski kot vsakega kardanskega zgloba:
Če je nazivni kot strukture z enim-odsekom 10 stopinj, je zasnova razumna in lahko zagotovi stabilno delovanje. Če se uporablja en univerzalni zglob, se lahko stopnja nihanja kotne hitrosti približno izračuna z naslednjo formulo:
To pomeni, da bo izhodna hitrost nihala za približno 1,1 % v enem ciklu vrtenja. Struktura dvojnega kardanskega zgloba lahko skoraj popolnoma odpravi to nihanje.
Spojke z univerzalnimi zglobi učinkovito kompenzirajo kotno neusklajenost med dvema gredema s svojo prožno strukturo prečne-gredi. Bistvo izračuna kompenzacije je natančno merjenje vključenega kota in racionalna dodelitev kota glede na razporeditev eno-presekov ali dvojnih-presekov. Pri praktični zasnovi je treba zagotoviti naslednje:
1. _actual Manj kot ali enako _allowable;
2. Strukture z dvojnim -odsekom morajo ohranjati enake kote in fazo;
3. Za visoko-hitrostno ali visoko-natančno opremo je treba nadzorovati znotraj 5 stopinj.
Obvladovanje zgornjih načel izračuna in namestitve lahko znatno izboljša življenjsko dobo in stabilnost prenosa kardanskih sklopk.
