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Uma junta de ângulo amplo do eixo Cardan, conhecida como junta universal ou junta U, é um acoplamento mecânico que liga dois eixos de forma não axial. Sua principal função é acomodar o ângulo entre os eixos enquanto transmite torque. Existem diferentes configurações de eixos Cardan para atender às diversas necessidades de aplicação em termos de resistência, capacidade e tamanho.
Junta U em forma de cruz
A junta Cardan mais comumente usada é a junta U em forma de cruz. Ela compreende uma parte interna, comumente conhecida como garfo, e um componente lubrificado que se assemelha a uma cruz. Esse tipo de junta é frequentemente aplicado em veículos de baixa potência e na indústria em geral. É particularmente adequada para aplicações que atendem ao ângulo máximo de 45 graus e não têm requisitos de folga.
Junta U Dupla
As juntas U duplas funcionam exatamente como as simples, mas utilizam duas juntas U colocadas perpendicularmente uma à outra. A implementação da junta U dupla ajuda a eliminar descasamentos angulares e manter o eixo reto. É possível observar a aplicação de juntas U duplas em carros 4×4 e off-road que exigem um nível de desempenho mais alto.
Juntas de Aranha
A junta de aranha é um nome mais comum para a junta U cruzada, que utiliza uma bota de borracha em vez de peças lubrificadas para protegê-la da poeira. A capa de borracha protege a junta contra detritos, ao mesmo tempo em que permite que ela se mova livremente. Essas juntas são o foco de economias de combustível de baixo custo e alto rendimento. Muitos veículos as utilizam quando as curvas não são tão acentuadas, a fim de economizar nos custos de ligação e vedação contra poeira.
Junta de Pano
A junta de pano é um nome mais comum para um acoplamento flexível feito de borracha e tecido, que conecta a coluna de direção à caixa de direção. Serve como uma conexão flexível que pode acomodar a flexão e o desalinhamento da coluna de direção. Com o tempo, quando ela se desgasta, você perceberá que há um certo jogo na direção.
Junta U de borracha sólida
Elas são feitas de borracha e formam um acoplamento flexível que é usado em acionamentos de motores elétricos e outras aplicações de alta velocidade de baixo custo. As juntas U de borracha sólida se destacam quando a amortecimento de ruído e vibração é necessário e atuam quase como uma ligação sólida direta.
Junta de Hooke Simples
A junta de Hooke simples difere das juntas de borracha descritas acima, pois é totalmente de plástico e não é macia. Ela compreende duas xícaras de plástico, cada uma presa a um eixo com uma ranhura semicircular cheia de graxa. As xícaras de plástico duro ou metal giram em torno do eixo. É possível encontrar a junta de Hooke simples em uma rotação de câmera de telefone celular de 360 graus, onde o carro precisa virar sem obstruções.
Junta de Ângulo Amplo
O design da junta de ângulo amplo difere da junta de Hooke normal. A parte principal é uma única esfera sólida que se encaixa em uma xícara. Ela pode receber grandes ângulos de eixo, como maiores que 45 graus e até 80 graus. Funciona bem quando dois eixos não são paralelos, precisando apenas de uma única conexão. Devido a isso, tornou-se uma alternativa à junta de Hooke em áreas como fones de ouvido de realidade virtual e máquinas pesadas das indústrias de mineração e construção.
Tamanho e Peso
Os eixos Cardan vêm em vários tamanhos para atender às diferentes necessidades de máquinas. O comprimento pode variar de 300 mm a 2000 mm. Máquinas pesadas geralmente possuem eixos mais longos. O diâmetro também varia dependendo da máquina, variando de 50 mm a 150 mm. Eixos maiores podem lidar com trabalhos mais difíceis. O peso também é importante. Eixos mais pesados podem suportar mais potência, mas podem ser mais volumosos.
Materiais
Os materiais comuns são aço ou alumínio. O aço fornece mais resistência. O alumínio torna o eixo mais leve sem perder muita resistência. Alguns eixos para serviços pesados usam aço inoxidável para maior durabilidade.
Design
Juntas universais são usadas na maioria dos eixos Cardan de serviço leve. Máquinas pesadas utilizam designs mais robustos, como o design de cruz simples ou o design de cruz dupla, que podem suportar mais potência. A junta de ângulo amplo é outra opção robusta para trabalhos pesados.
Os eixos Cardan têm poucas necessidades de manutenção. Verificações regulares podem evitar reparos maiores posteriormente.
Inspeção visual
Verifique os eixos e garfos para quaisquer rachaduras ou peças quebradas. Inspecione também todas as juntas de perto. Se algo parecer danificado, repare-o imediatamente.
Lubrificação da junta
Lubrifique todas as juntas do eixo de transmissão de ângulo amplo regularmente. Isso mantém o movimento suave ao longo do tempo. Siga o manual da máquina para saber com que frequência lubrificar as juntas.
Verificação de alinhamento
Certifique-se de que os eixos Cardan estejam alinhados corretamente com os garfos em cada extremidade. O desalinhamento pode ocorrer com o tempo e causar muito desgaste. Se estiver desalinhado, ajuste os suportes de montagem para restabelecer o alinhamento.
Indústria de máquinas:
O eixo Cardan é amplamente utilizado na indústria de máquinas, como a transferência de potência entre o motor e a caixa de câmbio em um veículo, o transporte de bens em um sistema de esteira industrial, a conexão do eixo e da roda em um trem, etc.
Replicação de movimento:
A junta Cardan é tradicionalmente usada nos três eixos de condução no campo da robótica devido à sua capacidade de replicar o movimento. É possível conectar um eixo de entrada a outro com a ajuda de uma junta Cardan de acionamento.
Juntas universais em acoplamentos flexíveis:
Os eixos Cardan podem conectar dois eixos separados. Em particular, quando um eixo não está no mesmo eixo que o outro, a junta do eixo Cardan é um dos principais meios de compensação.
Juntas de ângulo amplo com rolamentos flexíveis:
Outra forma de juntas Cardan, que pode ser facilmente usada para compensação de eixo, é um par de rolamentos ou rolamentos de anel de trava que podem ser usados com um eixo com uma bucha de borracha. Normalmente, eles podem operar até 60 graus; no entanto, quando usados com o rolamento flexível, eles podem facilmente chegar a 90 graus. Em resumo, a junta Cardan é flexível e pode ser usada para quase qualquer ângulo entre dois eixos.
Aplicações automotivas:
Em veículos, o eixo Cardan pode ser usado da seguinte forma: de acordo com um estudo teórico, o eixo Cardan pode funcionar independentemente do ângulo entre os dois eixos de acionamento, incluindo quando os dois eixos de acionamento são perpendiculares. Ao usar o exemplo de cálculo de perda de energia parcial no ângulo da junta Cardan, é fisicamente possível calcular quanta energia pode ser perdida em uma junta Cardan lateral.
Existem várias coisas a considerar ao comprar os eixos Cardan para carros.
Ajuste dos ângulos de trabalho;
As juntas de ângulo amplo têm a capacidade de funcionar em ângulos maiores que as juntas padrão. Se a linha de transmissão tiver um ângulo superior a 30 graus, duas juntas Cross & 60 ou uma junta dupla Cross & 60 com um eixo intermediário podem ser necessárias. Uma junta dupla de ângulo amplo funcionará em 45 graus em cada extremidade.
Reparos simplificados;
Kits de reparo para eixos de transmissão de ângulo amplo pesados são frequentemente simplificados e mais fáceis de consertar do que eixos de transmissão comuns. Isso pode economizar dinheiro em taxas de serviço ao longo do tempo, já que geralmente apenas as vedações e os rolamentos precisam ser substituídos.
Os eixos Cardan são às vezes chamados de eixos de transmissão. No entanto, é importante observar que existe uma diferença entre eixos de transmissão e eixos de transmissão. O eixo de transmissão é a parte do eixo que se conecta ao eixo e ao diferencial para acionar o veículo. Em contraste, os eixos de transmissão de ângulo amplo se referem às partes conectadas ao diferencial e à transmissão do motor.
Eixos pesados vs. eixos leves;
Os eixos de transmissão de ângulo amplo pesados se diferenciam por terem geralmente mais juntas universais para dar resistência aos veículos que exigem suporte extra. Por exemplo, um eixo de transmissão de junta dupla de ângulo amplo pode ser necessário para um veículo off-road, que geralmente possui mais juntas universais do que uma junta padrão.
P1: Por que é chamada de Junta Cardan de Ângulo Amplo?
A1: A junta de ângulo amplo do eixo Cardan foi projetada para operar em ângulos maiores do que as juntas Cardan padrão. Tanto o eixo de acionamento quanto o eixo acionado podem girar livremente em ângulos amplos.
P2: Quais são as alternativas às juntas Cardan de ângulo amplo?
A2: As principais alternativas aos eixos Cardan de ângulo amplo são a junta Z, a junta Z dupla e a junta de velocidade constante. Embora as juntas de velocidade constante (CV) funcionem bem em veículos de alto desempenho, elas são muito mais pesadas e caras que as juntas Cardan. É por isso que muitos eixos de transmissão ainda usam o design do eixo Cardan.
P3: Quantas juntas Cardan há em um eixo?
A3: Um eixo de grande diâmetro pode ter duas juntas Cardan. Normalmente, há uma na frente e outra na traseira, perto do diferencial. Eixos de pequeno diâmetro geralmente possuem uma junta Cardan.
