Przegub Cardana – kluczowy element w systemach napędowych

Przegub Cardana zwany także krzyżakowym jest elementem umożliwiającym elastyczne przenoszenie napędu z silnika na podzespół, który ma być napędzony. Za pomocą takiego przegubu możemy przenosić napęd pod kątem lub przy niewspółosiowości wału napędzanego względem napędzającego. Jest to jeden z najważniejszych elementów układów napędowych, szczególnie w pojazdach oraz maszynach przemysłowych, gdzie dynamiczne zmiany położenia poszczególnych części są na porządku dziennym.

Rys 1. Przykładowe przeguby krzyżakowe DIN 808.

Budowa przegubu Cardana

Przeguby Cardana składają się z kilku kluczowych elementów:

• Krzyżaka – centralny element przegubu, łączący dwie osie pod określonym kątem. To on umożliwia przekazywanie momentu obrotowego, nawet przy zmieniających się kątach między osiami.
• Widełek – elementy, które łączą krzyżak z jednej strony z wałem napędzającym, a z drugiej z napędzanym. Odpowiadają też za zamocowanie przegubu do obu elementów układu napędowego.
• Łożyska – umożliwiają wahliwe połączenie widełek z krzyżakiem, co jest niezbędne do efektywnego przenoszenia momentu obrotowego. W zależności od wymagań, łożyska mogą być ślizgowe lub igiełkowe.

Dzięki tym elementom przegub krzyżakowy pozwala na przenoszenie momentu obrotowego pod zmiennym kątem, co jest szczególnie ważne w zastosowaniach wymagających dużej elastyczności, takich jak maszyny przemysłowe.

Rodzaje przegubów Cardana

Przeguby Cardana dzielą się na różne typy w zależności od konstrukcji oraz sposobu łożyskowania.

• Przeguby łożyskowane ślizgowo i igiełkowo – wybór rodzaju łożyskowania zależy od wymagań prędkości obrotowej i obciążenia. Przeguby łożyskowane ślizgowo mogą pracować przy prędkościach obrotowych do 1000 obr/min, podczas gdy przeguby z łożyskowaniem igiełkowym umożliwiają osiąganie prędkości do 4000 obr/min. Przeguby igiełkowe sprawdzą się przy większych prędkościach obrotowych lub obciążeniach. Przeguby z łożyskowaniem ślizgowym będą jednak bardziej odporne na obciążenia zmienne czy udarowe.

• Przeguby pojedyncze i podwójne – przeguby krzyżakowe pojedyncze pozwalają na przenoszenie ruchu pomiędzy dwoma ustawionymi kątowo względem siebie elementami przy odchyleniu kątowym do 45 stopni. Przeguby podwójne natomiast zwiększają zakres możliwego odchylenia kątowego, współpracujących podzespołów do max. 90 stopni. Umożliwiają też przenoszenie napędu przy wałach silnika i podzespołu napędzanego przesuniętych osiowo względem siebie (Rys. 2).

Rys. 2 Od lewej - pojedynczy i podwójny przegub Cardana DIN 808

• Wały przegubowe – to układ dwóch pojedynczych przegubów widełkowych połączonych tuleją i wałkiem wielowypustowym. Po zamontowaniu wału przegubowego pomiędzy silnikiem a napędzanym podzespołem maszyny, przeguby Cardana zapewniają kompensację odchylenia kątowego. Wielowypustowa tuleja z wałkiem natomiast kompensuje dodatkowo zmianę odległości między wałem napędowym, a napędzanym. Wały Cardana mogą posiadać przeguby zarówno z łożyskowaniem ślizgowym, jak i igiełkowym.

Rys. 3 Wał Cardana GN 808.2 z kompensacją wzdłużną

• Przeguby do napędów ręcznych – stosowane w sytuacjach, gdzie nie występują wysokie prędkości obrotowe ani duże momenty obrotowe. Zwykle używane są w aplikacjach serwisowych i z ręcznym napędem, takich jak: otwieranie rolet, bram czy innych urządzeń mechanicznych (Rys. 3)

Rys. 4 Przeguby do napędów ręcznych pojedyncze i podwójne GN 9080.

Przeguby Cardana znajdują szerokie zastosowanie w maszynach przemysłowych, szczególnie w urządzeniach, które wymagają elastyczności w przenoszeniu momentu obrotowego. Przykładem mogą być giętarki trójrolkowe produkowane przez firmę PRIMETEC. W urządzeniach PrimeARC CNC wykorzystywane są wały przegubowe łożyskowane ślizgowo z kompensacją wzdłużną DIN 808.2 , które przenoszą napęd z silnika na trzy rolki odpowiedzialne za gięcie profili. Giętarki trójrolkowe są przeznaczone do formowania materiałów metalowych o różnych przekrojach w kształty regularne i nieregularne. Dzięki zastosowaniu przegubów krzyżakowych, maszyny te oferują dużą precyzję formowania materiału, umożliwiając uzyskiwanie detali o zróżnicowanych kształtach, takich jak łuki, koła czy spirale.

Rys. 5 Przykład zastosowania przegubów Cardana w giętarce PrimeARC CNC firmy PRIMETEC.

Podsumowując, przegub Cardana to kluczowy element w wielu układach napędowych, który dzięki swojej konstrukcji zapewnia elastyczność oraz możliwość przenoszenia momentu obrotowego pod zmiennymi kątami. Wybór odpowiedniego typu przegubu – pojedynczego lub podwójnego oraz rodzaju łożyskowania – ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania układów napędowych w różnych aplikacjach przemysłowych.

W przypadku planów lub realizacji nowego projektu, zachęcamy do kontaktu z działem technicznym Elesa+Ganter, który służy pomocą w optymalnym rozwiązaniu każdego problemu natury technicznej.