Что такое кардан

Карданное соединение представляет собой шарнирный механизм, соединяющий два вала с возможностью углового отклонения. Данный тип механического соединения в 16 веке описал итальянский инженер, ученый Джелорамо Кардано, от имени которого и произошло название. С начала 20 века промышленная механика стала использовать карданы широко: от станков до автомобилей.

Соединительный узел представляет собой два вала, соединенные между собой 2 шарнирами (крестовинами на фланец-вилках). Вилки крестовин располагаются в перпендикулярных друг другу плоскостях.

Кардан передает вращательное движение при максимальном угловом отклонении до 45°. Для работы в условиях сильных нагрузок, высоких скоростей в соединительных крестовинах применяются подшипники (опорные втулки). Аналогичные могут применяться и для направляющих Hiwin линейного типа.

Принцип действия карданного соединения

Работа кардана основана на принципе передачи крутящего момента путем компенсации угла втулок (шарниров), расположенных в перпендикулярных плоскостях. Чтобы компенсировать угол, при вращении одной втулки вторая начинает вращаться в обратную сторону. Для снижения вибрации при значительных скоростях вращения для соединения валов с источником вращения применяются компенсирующие муфты (например, эластичные резино-механические). В системах управления могут использоваться на компенсирующих плоскостях: например, роликовых направляющих Rollon.

Типы карданов

По конструкции, виду передачи крутящего момента карданные соединения делятся на несколько типов:

1. Одно-,, многовальные. Узлы с несколькими валами дороже, однако, работают значительно тише, плавнее, при более значительных нагрузках.

2. Асинхронные, синхронные. В асинхронных используются шарниры неравных угловых скоростей вилки и вала. В синхронных вращение синхронизируется при помощи специальных вилок.

3. Жесткие, полужесткие. По углу валового отклонения карданы разделяются на жесткие (угол до 5°) и полужесткие (более).

Карданные соединения являются востребованными механическими компонентами машин, механизмов, используемых во всех областях промышленной, автомобильной и иной техники.

Применение

Благодаря удобству, эффективности карданы применяются во многих сферах:

• Автомобильная, мотоциклетная, тракторная техника. Составная часть трансмиссии, передающая вращение от редуктора к колесам.

• Станки. Системы управления станочного оборудования, включая станки с ЧПУ.

• Трубопроводы. Управляющие узлы трубопроводных систем, где необходимо передать вращательное движение на изгибе, в нестандартных условиях местности и так далее.

Больше всего карданов используется для автомашин, тракторов, мотоциклов.

Преимущества

Как и цилиндрические направляющие скольжения, кардан имеет КПД до 99%, что дает ему преимущество перед другими видами механической передачи.

Основные достоинства карданов:

• Надежность. 

• Удобство.

• Простота конструкции.

Кардан способен выдерживать максимально высокие нагрузки, благодаря чему может использоваться для передачи момента вращения в любой технике, включая тяжелую. Из-за особенностей может использоваться в различных конструкциях, передавая движение под любым углом.

Благодаря простой конструкции карданы автомобилей, тракторов, мотоциклов их владелец в состоянии отремонтировать самостоятельно. Все детали легко заменить.