Articulacion universal de hooke
Junta universal pdf
La invención de las juntas universales se remonta a muchos siglos atrás. Aunque el mecanismo de la junta universal parece sencillo, la física que hay detrás de este mecanismo es bastante complicada e interesante. En la mayor parte de la literatura, los lectores que intentan comprender la física que hay detrás de las juntas universales son bombardeados con complejas relaciones matemáticas. En esta página entenderemos el funcionamiento de las juntas universales de una manera sencilla pero lógica.
Las juntas universales, también conocidas como juntas de Hooke, se utilizan habitualmente para transferir potencia mecánica entre dos ejes cuando sus ejes forman un ángulo entre sí. La forma en que se transmite la potencia en un vehículo de tracción trasera (RWD) puede haber llamado su atención. Utilizan juntas universales. Como puedes ver en la Fig.1, se necesitan dos juntas universales para transmitir la potencia del motor al diferencial.
La junta universal tiene 3 partes básicas, dos yugos y una cruz. Los yugos están conectados a través de una cruz como se muestra. Con esta disposición, el eje de salida puede girar en una amplia gama de ángulos. Ahora, vamos a considerar diferentes escenarios de transmisión de potencia.
Esquema de la junta universal
El tipo más sencillo y común se denomina junta Cardan o junta Hooke. Se muestra en la figura 1. Consiste en dos yugos, uno en cada eje, conectados por un miembro intermedio en forma de cruz llamado araña.
El ángulo entre los dos ejes se denomina ángulo de funcionamiento. Generalmente, pero no necesariamente, es constante durante el funcionamiento. Las buenas prácticas de diseño exigen ángulos de funcionamiento bajos, a menudo inferiores a 25°, dependiendo de la aplicación.
Las aplicaciones típicas de las juntas universales incluyen aviones, aparatos, mecanismos de control, electrónica, instrumentación, dispositivos médicos y ópticos, artillería, radio, máquinas de coser, maquinaria textil y accionamientos de herramientas.
Las juntas universales con cuerpos termoplásticos se utilizan en aplicaciones industriales ligeras en las que su característica de autolubricación, peso ligero, holgura insignificante, resistencia a la corrosión y capacidad de funcionamiento a alta velocidad son ventajas significativas.
Esta fluctuación, que va acompañada de las correspondientes aceleraciones angulares, aumenta con el ángulo de funcionamiento y puede llegar al 15% de la velocidad angular máxima (en el caso de un ángulo de funcionamiento de 30°).
Cálculos de diseño de juntas universales
Una junta universal, también conocida como junta de Hooke o junta de Cardan, se utiliza habitualmente para transmitir el movimiento de rotación entre ejes que tienen orientaciones diferentes. Físicamente, esta junta está formada por un par de articulaciones, orientadas perpendicularmente entre sí, conectadas por un eje transversal o cardán. Esta articulación es un tipo de articulación abstracta en la que el cardán no se modela y ambos ejes están directamente conectados entre sí. En general, esta articulación se utiliza para transferir la potencia mecánica de un eje a otro. Los grados de libertad añadidos en esta articulación son las rotaciones relativas sobre las dos patas del cardán que forman el eje de la articulación y el segundo eje.
Si ambos ejes tienen la misma orientación inicial, la orientación inicial del eje de salida en esta expresión se sustituye por un eje arbitrario, que no es paralelo a la orientación inicial del eje de entrada.
También se puede definir el eje auxiliar explícitamente. En este caso, se realiza una proyección en el plano perpendicular a la orientación inicial del eje de entrada para asegurar la ortogonalidad del eje auxiliar inicial y la orientación inicial del eje de entrada.
Ejemplos de juntas universales
Las juntas universales dobles pueden crearse a partir de dos juntas simples uniendo los cubos con pasadores o a tope, o diseñando especialmente las juntas dobles con una sola sección central, para eliminar el mecanizado y el montaje adicionales.
Los ejes de transmisión telescópicos o las juntas cardánicas dobles son esencialmente una junta doble con una sección en el centro que permite una longitud flexible de la pieza central. El elemento central ajustable de una junta cardánica doble permite variar la longitud del eje para facilitar su instalación o para compensar el juego axial. Este tipo de eje puede utilizarse siempre que un accionamiento y su eje de salida tengan no sólo una desalineación paralela y angular, sino también un desplazamiento axial. En cualquier lugar en el que la posición del motor (accionamiento) o de la carga (salida) se modifique con frecuencia, un eje articulado con un segmento telescópico permite un reposicionamiento más rápido y sencillo que el posible con un eje rígido de dos articulaciones.
También hay aplicaciones que requieren un cambio de longitud del eje motriz en funcionamiento, ya que uno o ambos extremos se mueven. Dependiendo de la aplicación y del entorno, se pueden seleccionar diferentes perfiles para diseñar la característica de deslizamiento central. La forma más sencilla es un eje cuadrado o hexagonal en un lado con un cubo de acoplamiento en el otro. Estas conexiones son robustas y rentables.