Kardānvārpstas sakabe, ko bieži dēvē vienkārši par universālajiem savienojumiem, ir mehāniska ierīce, ko izmanto, lai savienotu divas vārpstas, kas neatrodas vienā taisnā līnijā, un lai pārraidītu griezes momentu un rotācijas kustību.
Universālā savienojuma sakabes strukturālās sastāvdaļas
Tipisks kardāna savienojuma savienojums sastāv no šādām galvenajām sastāvdaļām:
1. Dakšas: attiecīgi piestiprinātas pie divām piedziņas vārpstām, ko izmanto, lai savienotu šķērsvārpstas.
2. Šķērsvārpsta: atrodas sakabes centrā un ir griezes momenta pārvades galvenā sastāvdaļa.
3. Adatu rullīšu gultņi vai slīdgultņi: pārliecinieties, ka šķērsvārpsta var brīvi griezties, samazinot berzi un nodilumu.
4. Savienojošie atloki vai iespīlēšanas ierīces: izmanto uzstādīšanai un fiksācijai, nodrošinot transmisijas uzticamību.
Augstas veiktspējas{0}}kardāna savienojuma savienojumi parasti ir izgatavoti no leģēta tērauda vai termiski{1}}apstrādāta tērauda, lai uzlabotu izturību un nodilumizturību.
Universālā savienojuma kompensācijas princips
Universālie savienojumivar pārraidīt griezes momentu un ātrumu pat tad, ja divas vārpstas nav kolineāras. To galvenā funkcija ir kompensēt leņķisko novirzi. Pateicoties šķērsvārpstas struktūrai, tie ļauj ieejas un izejas vārpstām brīvi griezties noteiktā leņķa diapazonā. Kad ieejas vārpsta griežas, dakšas abos šķērsvārpstas -galos virza izejas vārpstu ar mainīgiem leņķiskajiem ātrumiem, panākot elastīgu savienojumu un kompensējot uzstādīšanas kļūdu vai darbības deformācijas izraisītu novirzi.
Viena -sekciju kardāna savienojumi ir piemēroti nelielām leņķa novirzēm (3 grādi –15 grādi); Lielākiem leņķiem vai tad, ja ir nepieciešama nemainīga ātruma jauda, parasti tiek izmantoti dubultie kardāni. Sakārtojot divas sekcijas vienādos leņķos, ieejas un izejas leņķiskie ātrumi tiek saskaņoti, nodrošinot vienmērīgu pārraidi.
Leņķa kompensācijas aprēķina formula
Ja iekļautais leņķis starp abām asīm ir , ievades ass leņķis ir θ un izejas ass leņķis ir ψ. Viņu kustības attiecības ir šādas:
Tādējādi leņķiskā ātruma attiecību var iegūt:
Kā redzams no formulas, ja tiek izmantots viens kardāna savienojums, leņķiskais ātrums periodiski svārstās ar θ. Lai samazinātu kļūdu, ir ieteicams, lai iekļautais leņķis būtu mazāks par 10 grādiem vai vienāds ar to. Ja tas ir liels, var izmantot dubultā kardāna konstrukciju, nodrošinot, ka abu savienojumu leņķi ir vienādi (₁=₂) un dakšas atrodas vienā fāzē, tādējādi:
Panākt nemainīga ātruma pārraidi
Faktiskie uzstādīšanas un kalibrēšanas aprēķini
Uzstādot kardāna savienojumus, vispirms nosaka faktisko nobīdes leņķi _faktiskais starp ieejas un izejas asi, ko var izmērīt, izmantojot transportieri vai koordinātu mērīšanas iekārtu. Ja iekārtas konstrukcijā maksimālais pieļaujamais kompensācijas leņķis ir _pieļaujams, tad jāievēro sekojošais:
Vispārīgām rūpnieciskajām iekārtām _atļautais parasti ir iestatīts uz 5 grādi – 10 grādi , savukārt lieljaudas{3}}pārnesumkārbām to var samazināt līdz 15 grādiem. Ja _faktiskais pārsniedz robežu, nobīde jāsamazina, pielāgojot uzstādīšanas pozīciju vai pievienojot starpvārpstu.
Dubultajam kardānam, ja kopējais iekļautais leņķis ir _kopējais, abu savienojumu sadales leņķiem jāatbilst:
Tas nodrošina, ka abu sekciju leņķiskā ātruma svārstības viena otru novērš, tādējādi nodrošinot vienmērīgu pārraidi.
Inženierijas pielietojuma piemērs
Pieņemot, ka iekļautais leņķis _kopējais=12 grāds ir izmērīts pēc divu piedziņas vārpstu uzstādīšanas un tiek izmantots dubultā kardāna savienojuma savienojums, tad katra kardāna kompensācijas leņķim jābūt:
Ja vienas -sekcijas struktūras nominālais leņķis ir 10 grādi, dizains ir saprātīgs un var nodrošināt stabilu darbību. Ja tiek izmantots viens kardāna savienojums, leņķiskā ātruma svārstību ātrumu var tuvināt pēc šādas formulas:
Tas nozīmē, ka viena rotācijas cikla laikā izejas ātrums svārstīsies par aptuveni 1,1%. Dubultā kardāna savienojuma struktūra var gandrīz pilnībā novērst šīs svārstības.
Universālo savienojumu savienojumi efektīvi kompensē leņķisko novirzi starp divām vārpstām, izmantojot to elastīgo šķērsvārpstas{0}}konstrukciju. Kompensācijas aprēķina pamatā ir precīza iekļautā leņķa mērīšana un racionāla leņķa sadale saskaņā ar vienas-sekciju vai dubultās-sekciju izvietojumu. Praktiskajā projektēšanā ir jānodrošina:
1. _faktiskais Mazāks vai vienāds ar _allowable;
2. Div-sekciju konstrukcijām jāsaglabā vienādi leņķi un fāze;
3. Iekārtām ar ātrgaitas-vai augstas-precizitātes iekārtām jābūt kontrolētām 5 grādu robežās.
Apgūstot iepriekš minētos aprēķinu un uzstādīšanas principus, var ievērojami uzlabot kardānveida savienojumu kalpošanas laiku un transmisijas stabilitāti.
