Kopling poros cardan, sering juga disebut dengan Universal Joint Coupling, adalah suatu alat mekanis yang digunakan untuk menghubungkan dua poros yang tidak berada pada garis lurus yang sama, serta untuk menyalurkan torsi dan gerak rotasi.
Komponen Struktural dari Kopling Sambungan Universal
Kopling sambungan universal tipikal terdiri dari komponen utama berikut:
1. Garpu: Dipasang pada dua poros penggerak masing-masing, digunakan untuk menghubungkan poros silang.
2. Poros Silang: Terletak di tengah kopling, merupakan komponen inti untuk transmisi torsi.
3. Bantalan rol jarum atau bantalan biasa: Pastikan poros silang dapat berputar bebas, mengurangi gesekan dan keausan.
4. Menghubungkan flensa atau perangkat penjepit: Digunakan untuk pemasangan dan fiksasi, memastikan keandalan transmisi.
Kopling sambungan universal-berperforma tinggi biasanya terbuat dari baja paduan atau-baja yang diberi perlakuan panas untuk meningkatkan kekuatan dan ketahanan aus.
Prinsip Kompensasi Kopling Sambungan Universal
Kopling sambungan universaldapat mengirimkan torsi dan kecepatan bahkan ketika dua poros tidak segaris. Fungsi intinya adalah untuk mengkompensasi ketidaksejajaran sudut. Melalui struktur poros-silang, mereka memungkinkan poros masukan dan keluaran berputar bebas dalam rentang sudut tertentu. Saat poros masukan berputar, garpu di kedua ujung poros-silang menggerakkan poros keluaran dengan kecepatan sudut bergantian, menghasilkan sambungan yang fleksibel dan mengkompensasi ketidaksejajaran yang disebabkan oleh kesalahan pemasangan atau deformasi operasional.
Sambungan universal-satu bagian cocok untuk deviasi sudut kecil (3 derajat –15 derajat ); untuk sudut yang lebih besar atau ketika keluaran kecepatan konstan diperlukan, sambungan universal ganda biasanya digunakan. Dengan mengatur dua bagian pada sudut yang sama, kecepatan sudut masukan dan keluaran dibuat konsisten, sehingga menghasilkan transmisi yang mulus.
Rumus perhitungan kompensasi sudut
Jika sudut yang disertakan antara kedua sumbu adalah , sudut sumbu masukan adalah θ, dan sudut sumbu keluaran adalah ψ. Hubungan geraknya adalah sebagai berikut:
Oleh karena itu, perbandingan kecepatan sudut dapat diperoleh:
Seperti dapat dilihat dari rumusnya, jika menggunakan sambungan universal tunggal, kecepatan sudut berfluktuasi secara periodik dengan θ. Untuk mengurangi kesalahan, disarankan agar sudut yang disertakan kurang dari atau sama dengan 10 derajat. Jika besar, struktur sambungan universal ganda dapat digunakan, dengan memastikan bahwa sudut kedua sambungan sama besar ( ₁=₂) dan garpu berada dalam fase, dengan demikian:
Mencapai transmisi kecepatan konstan
Perhitungan Instalasi dan Kalibrasi Aktual
Saat memasang kopling sambungan universal, pertama-tama tentukan sudut offset aktual _aktual antara sumbu masukan dan keluaran, yang dapat diukur menggunakan busur derajat atau mesin pengukur koordinat. Jika sudut kompensasi maksimum yang diijinkan dalam desain peralatan adalah _diizinkan, maka hal berikut harus dipenuhi:
Untuk mesin industri umum, _allowable biasanya disetel pada 5 derajat –10 derajat , sedangkan untuk transmisi-tugas berat, ini dapat dilonggarkan hingga 15 derajat . Jika _aktual melebihi batas, offset harus dikurangi dengan menyesuaikan posisi pemasangan atau menambahkan poros perantara.
Untuk sambungan universal ganda, jika total sudut yang disertakan adalah _total, sudut distribusi kedua sambungan harus memenuhi:
Hal ini memastikan bahwa fluktuasi kecepatan sudut dari kedua bagian saling menghilangkan, sehingga menghasilkan transmisi yang mulus.
Contoh Aplikasi Teknik
Dengan asumsi sudut yang disertakan _total=12 derajat diukur setelah pemasangan dua poros penggerak, dan sambungan sambungan universal ganda digunakan, maka sudut kompensasi setiap sambungan universal harus:
Jika sudut tetapan struktur-bagian tunggal adalah 10 derajat , desain tersebut masuk akal dan dapat memastikan pengoperasian yang stabil. Jika digunakan sambungan universal tunggal, laju fluktuasi kecepatan sudut dapat diperkirakan dengan rumus berikut:
Artinya kecepatan keluaran akan berfluktuasi sekitar 1,1% dalam satu siklus rotasi. Struktur sambungan universal ganda hampir dapat menghilangkan fluktuasi ini sepenuhnya.
Kopling sambungan universal secara efektif mengkompensasi ketidaksejajaran sudut antara dua poros melalui struktur poros-silang yang fleksibel. Inti dari penghitungan kompensasi terletak pada pengukuran sudut yang disertakan secara akurat dan mengalokasikan sudut secara rasional sesuai dengan susunan-bagian tunggal atau-bagian ganda. Dalam desain praktis, hal-hal berikut harus dipastikan:
1. _aktual Kurang dari atau sama dengan _diizinkan;
2. Struktur-penampang ganda harus mempertahankan sudut dan fase yang sama;
3. Untuk peralatan-berkecepatan tinggi atau-presisi tinggi, harus dikontrol dalam jarak 5 derajat .
Menguasai prinsip perhitungan dan pemasangan di atas dapat secara signifikan meningkatkan masa pakai dan stabilitas transmisi kopling sambungan universal.
