La unión universal o cardán
Cuando se necesita trasmitir movimiento entre dos árboles
concéntricos, pero con sus ejes desviados angularmente, se
recurre con mucha frecuencia al cardán. La simplicidad,
durabilidad y costo reducido de este acoplamiento así lo
justifican.
En la figura 1 representa
un corte hecho a una unión cardán, consta de dos
horquillas agujereadas colocadas a 90 grados una con respecto a la
otra, y cada una acoplada rígidamente a los árboles a
unir; en este caso, una de las horquillas está soldada a la
barra de trasmisión y la otra presenta una superficie plana
rectangular con agujeros, estos agujeros sirven para atornillar
rígidamente la horquilla a un plato metálico solidario
con el otro árbol a acoplar y que no se representa.
Las dos horquillas están unidas a través de una pieza en
forma de cruz conocida como cruceta, los extremos de la cruceta se
introducen en los agujeros de las horquillas y se apoyan en sus
respectivos cojinetes de rodillos . Esta cruceta hace que uno de los
árboles sea arrastrado cuando el otro gira, sin embargo, permite
el movimiento angular del eje de un árbol con respecto al del
otro. En la figura 2 se representan esquemáticamente todas las
partes básicas de un cardán típico de los
utilizados en los automóviles.
Esta unión, aunque resuelve el problema de la transmisión
entre árboles no alineados angularmente, tiene el inconveniente
de
que la velocidad de rotación del árbol movido no es
constante durante los 360o del cada vuelta, aun con
velocidad constante en el árbol motor.
Esto significa que aunque el árbol motor mantenga una
velocidad de giro constante, el árbol movido sufrirá
aceleraciones y desaceleraciones durante el mismo tiempo, por lo que la
velocidad angular instantánea de ambos no es la misma; el
árbol movido tiende a tener un giro vibracional. Este efecto
perturbador en la trasmisión es mas pronunciado a medida que el
ángulo de desviación entre los árboles sea mayor.
El cardán podrá ser usado en árboles con
desviaciones angulares considerables,
pero lo recomendado como máximo para un trabajo adecuado y
permanente es el ángulo
de 30o, para ángulos mayores, lo mas común es
la utilización de un cardán doble como el mostrado en la
figura 3.
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Figura 1

Figura 2

Figura 3
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