Карданна передача

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Універсальний шарнір (шарнір Гука)
Карданна передача (шарнір Гука)

Карданна передача (універсальний шарнір, шарнір Гука, універсальна муфта, механізм Кардана) — просторовий шарнірний механізм, що складається з центральної хрестовини і двох посаджених на кінці валів вилок, що шарнірно сполучені з кінцями хрестовини. Служить для передачі крутного моменту між валами, що мають велике кутове зміщення осей (до 40-45°), яке у процесі обертання валів може змінюватись.

Історичні дані[ред.ред. код]

Основна концепція універсального шарніру була відома з античних часів. Ймовірно універсальний шарнір використовували у Стародавній Греції в конструкції балісти. Перша відома особа, що запропонувала використовувати такий шарнір для передачі рушійної сили був Джироламо Кардано, італійський математик у 1545 році, хоча неясно, чи він виготовив діючу модель. У Європі пристрій часто називають «Кардан» або «карданний вал«». Швед Крістофер Польхем пізніше заново його винайшов, що шведською мовою дало назву Polhemsknut.

Механізм пізніше був описаний у праці Technica Curiosa SIVE Артіс Mirabilia (1664) Гаспаром Шоттом (Gaspar Schott), який назвав його paradoxum, де зробив помилкове ствердження про сталість передачі кутової швидкості.[1] Незабаром після цього, між 1667 і 1675, Робертом Гуком було проаналізовано роботу шарніра і виявлено, що його швидкість обертання не є сталою. Перша згадка терміну "універсальний шарнір" для цього пристрою була зроблена Гуком у 1676 році, в його книзі Helioscopes [2]. Він опублікував свій опис у 1678 році, [3] в результаті чого механізм отримав нову назву "шарнір Гука". У 1683 році, Гук запропонував вирішення проблеми нерівномірної швидкості обертання універсального шарніра: механізм, який зараз відомий як шарнір рівних кутових швидкостей.

Термін «універсальний шарнір» був поширений у 18 і 19 століттях і використовувався у механізмах приводу млинів та ткацьких фабрик. У 19 столітті використання універсального шарніра поширилось на широкий спектр технічних рішень. Значна універсальних шарнірів була викристана у системі керування телескопа Нортумберленд Інституту астрономії в Кембріджському університеті в 1843 році [4]. Ефріам Шей (Ephriam Shay) в 1881 р. отримав патент на локомотив, де використовувався подвійний універсальний шарнір у приводні локомотива.[5] Чарльз Амідон (Charles Amidon) використав універсальний шарнір малих розмірів у коловороті запатентованому у 1884 році.[6]

Використання[ред.ред. код]

Карданні шарніри використовуються для:

  • компенсації неточності взаємного розміщення валів, що виникає при складанні, при деформаціях рами і ресор (транспортні та ін. машини);
  • передачі обертання переставним валам (шпинделі багатошпиндельних свердлильних верстатів, валки вальцювального обладнання та ін);
  • передачі обертання валам, розміщення яких змінюється під час роботи (консолі фрезерних верстатів та ін.).

Часто використовуються конструкції, у яких дві шарнірні муфти сполучаються проміжним валом: такий пристрій називається карданним валом.

За габаритами і крутильними моментами що передаються карданні шарніри (шарнірні муфти) поділяються на:

  • малогабаритні, призначені для передавання малих моментів (від 12,5 до 1280 Н·м). У них шарніри розміщені в габаритах ступиць півмуфт;
  • великогабаритні, що призначені для передавання середніх і великих моментів (від 1000 до 800000 Н·м). У них шарніри винесені за габарити півмуфт.

Карданний вал служить для передачі обертального моменту від коробки передач (роздавальної коробки) до провідних мостів у випадку класичного або повнопривідного компонування. Також використовується в травмобезпечній рульовій колонці для з'єднання рульового вала і рульового виконавчого механізму (рульового редуктора або рульової рейки).

Карданна передача має істотний недолік — несинхронність обертання валів, що збільшується при збільшенні кута між валами, що виключає можливість застосування карданної передачі в багатьох пристроях, наприклад, в трансмісії передньопривідних автомобілів. Шарнір рівних кутових швидкостей (ШРКШ або синхронний шарнір) — досконаліша конструкція того ж призначення, з назви якої випливає, що вона забезпечує синхронність обертання валів.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Mills, Allan, "Robert Hooke's 'universal joint' and its application to sundials and the sundial-clock", Notes & Records of the Royal Society, 2007, accessed online 2010-06-16
  2. "universal, a. (adv.) and n.", para.13, Oxford English Dictionary Online, accessed 2010-06-16
  3. Review of Ferdinand Berthoud's Treatise on Marine Clocks, Appendix Art. VIII, The Monthly Review or Literary Journal, Vol. L, 1774; see footnote, page 565.
  4. G. B. Airy, Account of the Northumberland Equatoreal and Dome Attached to the Cambridge Observatory, Cambridge University Press, 1844; pages 14, 17, 20, 23, 33 and plates VI, VII, IX, XI, XV, XVII.
  5. Ephraim Shay, Locomotive-Engine, U.S. Patent 242,992, June 14, 1881.
  6. Charles H. Amidon, Bit-Brace, U.S. Patent 298,542, May 13, 1884.

Література[ред.ред. код]

  • Павлище В. Т. Основи конструювання та розрахунок деталей машин: Підручник. — Афіша. — С. 560. — ISBN 966-8013-58-1
  • Поляков В.С., Барбаш И.Д., Ряховский О.А.. Справочник по муфтам. Л., «Машиностроение» (Ленингр. отд-ние), 1974, 352 с.

Посилання[ред.ред. код]