カルダン シャフト カップリングは、単にユニバーサル ジョイント カップリングと呼ばれることが多く、同一直線上にない 2 つのシャフトを接続し、トルクと回転運動を伝達するために使用される機械装置です。
ユニバーサルジョイントカップリングの構造コンポーネント
一般的なユニバーサル ジョイント カップリングは、次の主要コンポーネントで構成されます。
1. フォーク: 2 本のドライブシャフトにそれぞれ固定され、クロスシャフトを接続するために使用されます。
2. クロスシャフト：カップリングの中心に位置し、トルク伝達の核となる部品です。
3. 針状ころ軸受またはすべり軸受: クロスシャフトが自由に回転できるようにして、摩擦と摩耗を軽減します。
4. 接続フランジまたはクランプ装置: 設置および固定に使用され、伝送の信頼性が確保されます。
高性能ユニバーサル ジョイント カップリングは通常、強度と耐摩耗性を向上させるために合金鋼または熱処理鋼で作られています。-
ユニバーサルジョイントカップリングの補償原理
ユニバーサルジョイントカップリング2 つのシャフトが同一直線上にない場合でも、トルクと速度を伝達できます。その中心的な機能は、角度のずれを補正することです。クロスシャフト構造により、入力シャフトと出力シャフトが特定の角度範囲内で自由に回転できます。入力シャフトが回転すると、クロスシャフトの両端にあるフォークが交互の角速度で出力シャフトを駆動し、柔軟な接続を実現し、取り付け誤差や動作変形によって生じる位置ずれを補正します。
単一セクションのユニバーサル ジョイントは、小さな角度偏差 (3 度～15 度) に適しています。より大きな角度の場合、または一定速度の出力が必要な場合は、通常、ダブル ユニバーサル ジョイントが使用されます。 2つのセクションを等しい角度で配置することで、入力と出力の角速度が均一になり、スムーズな伝達を実現します。
角度補正計算式
2 つの軸間の角度が のとき、入力軸の角度は θ、出力軸の角度は ψ です。それらの動きの関係は次のとおりです。
したがって、角速度比は次のように求めることができます。
式からわかるように、ユニバーサルジョイントを 1 つ使用すると、角速度は θ とともに周期的に変動します。誤差を減らすために、角度を 10 度以下にすることをお勧めします。が大きい場合は、ダブル ユニバーサル ジョイント構造を使用して、2 つのジョイントの角度が等しく (₁=₂)、フォークが同位相であることを確認できます。次のようになります。
等速伝動を実現
実際の設置と校正の計算
ユニバーサル ジョイント カップリングを取り付けるときは、まず入力軸と出力軸の間の実際のオフセット角度 _actual を決定します。これは、分度器または座標測定機を使用して測定できます。機器設計の最大許容補正角度が _allowable の場合、次の条件を満たす必要があります。
一般的な産業機械の場合、_allowable は通常 5 度 -10 度に設定されますが、ヘビーデューティ トランスミッションの場合は、これを 15 度に緩和できます。-} _actualが制限値を超える場合は、取付位置の調整や中間軸の追加などによりオフセットを小さくする必要があります。
デュアル ユニバーサル ジョイントの場合、合計開先角度が _total の場合、2 つのジョイントの分布角度は次を満たす必要があります。
これにより、2つのセクションの角速度変動が互いに打ち消し合い、スムーズな伝達が可能になります。
エンジニアリング応用例
2 本のドライブ シャフトの取り付け後に夾角 _total=12 度が測定され、ダブル ユニバーサル ジョイント接続が使用されると仮定すると、各ユニバーサル ジョイントの補償角度は次のようになります。
単一セクション構造の定格角度が 10 度であれば、設計は合理的であり、安定した動作を保証できます。ユニバーサルジョイントを 1 つ使用した場合、角速度変動率は次式で近似できます。
これは、1回転周期内で出力速度が約1.1%変動することを意味します。ダブルユニバーサルジョイント構造により、この変動をほぼ完全に解消することができます。
ユニバーサル ジョイント カップリングは、柔軟なクロスシャフト構造により 2 つのシャフト間の角度のずれを効果的に補正します。{0}}補償計算の核心は、夾角を正確に測定し、単一セクションまたは二重セクションの配置に従って角度を合理的に割り当てることにあります。-実際の設計では、次のことを確認する必要があります。
1. _実際の _allowable 以下;
2. 二重セクション構造は等しい角度と位相を維持する必要があります。
3. 高速または高精度の装置の場合は、5 度以内に制御する必要があります。-
上記の計算と取り付けの原則を習得すると、ユニバーサル ジョイント カップリングの耐用年数と伝達の安定性を大幅に向上させることができます。
