Posted by Przegub to inaczej połączenie dwóch elementów, pozwalające na ich wzajemny ruch obrotowy, wokół jednej, dwóch lub trzech osi.
Przykładem przegubu mogą być stawy w ciele człowieka lub np. zawias drzwiowy. Ja jednak skupie się tutaj na przegubach napędowych.
Przegub napędowy
Jest to rodzaj kompensacyjnego sprzęgła przymusowego, które pozwala przekazać moment obrotowy, a zarazem dopuszcza znaczne odchylenie kątowe osi, które może być zmienne w trakcie pracy.
Przeguby dzielą się na:
Asynchroniczny (nierównbieżny)
- przegub Cardana
Synchroniczny (homokinetyczny, równobieżny)
- przegub dwukrzyżakowy
- przegub Weissa
- przegub Rzeppa
- przegub Tracta
- przegub Birfielda
Przeguby asynchroniczne
Rodzaj przegubu, w którym prędkość kątowa obu wałów zależy od kąta wychylenia. Jeśli część napędzająca i napędzana leżą w tej samej osi to prędkość obydwóch są identyczne, natomiast każde wychylenie przegubu powoduje pulsacje (zwalnianie i przyśpieszanie wału wyjściowego) tym wyższe im większe wychylenie.
Przykładem przegubu asynchronicznego jest przegub Cardana (krzyżowy)
Przegub Cardana
1. łącznik krzyżowy
2. wał czynny
3. wał bierny
Inaczej przegub krzyżakowy lub sprzęgło przymusowe nierozłączne, kompensacyjne. Dwa wały połączone ze sobą łącznikiem krzyżowym przenoszą między sobą moment obrotowy. Takie połączenie pozwala na znaczne kąty wychylenia (nawet 90°). Minusem tego rozwiązania jest to, że prędkość wału biernego jest pulsacyjna. Im większy kąt pomiędzy osiami tym pulsacje są większe, dlatego w praktyce najczęściej kąt ten nie przekracza 15°.
W przypadku przegubu krzyżakowego można wyeliminować pulsacje stosują przegub dwukrzyżakowy (opisany niżej).
Przegub elastyczny
Stosowane są do przenoszenia napędu przy małych kątach odchyleń 3-5°. Nie są one zbyt wytrzymałe, ale tanie i łatwe do wymiany. Dzięki temu, że moment obrotowy przenoszony jest przez wkładki gumowe, to odgrywają one dodatkowo rolę tłumików drgań skrętnych.
Przeguby synchroniczne (homokinetyczne)
Rodzaj przegubu, w którym niezależnie od kąta wychylenia osi, część napędzająca i napędzana obracają się zawsze z tą samą prędkością kątową. Nie występują tutaj pulsacje.
Do poprawnej pracy przegubu homokinetycznego wymagane są następujące warunki równobieżności:
- wszystkie elementy przenoszące moment muszą znajdować się w jednej płaszczyźnie określanej mianem homokinetycznej
- płaszczyzna homokinetyczna musi zawsze dzielić kąt nachylenia przegubu na połowę
- osie symetrii obydwu części wału powinny przecinać się dokładnie na płaszczyźnie homokinetycznej
Przegub Rzeppa
Jest to przegub homokinetyczny kulowy, w którym 6 kul przenoszących moment obrotowy znajduje się w rowkach prowadzących. Rowki znajdują się za równo na wewnętrznej oraz zewnętrznej powierzchni przegubu. Kule są utrzymywane w określonym położeniu przez koszyk. Dźwignia, osadzona w specjalnym gnieździe w zakończeniu półosi, a drugim końcem wewnątrz czaszy, służy do ustawienia kul w płaszczyźnie dzielącej kąt między wałami na połowę, w celu zachowania tej samej prędkości obydwu wałów. Dopuszczalny kąt wychylenia wału to 35°, a w nowszych rozwiązaniach nawet 40°.
Przegub Birfiela
Jest to udoskonalona wersja przegubu Rzeppa. Charakteryzuje się specyficznym ułożeniem prowadnic, co sprawia, że stosowanie elementów środkujących jest zbędne, ponieważ geometria prowadnic zapewnia samoczynne ustawienie się kul we właściwym położeniu. Zaletami przegubu Birfiela jest to, że są zwarte, mają dużą wytrzymałość (co było problematyczne w przypadku przegubów Rzeppa), co sprawia, że mogą przenosić wysokie momenty obrotowe. Również kąt odchylenia wałów został powiększony i przekracza on 40°. Stosuje się je obecnie w samochodach osobowych z przednim napędem.
Przegub dwukrzyżakowy
Jest to połączenie dwóch przegubów Cardana, w celu pozbycia się pulsacji wynikających z asynchronicznej pracy tego przegubu. Dzięki odpowiedniej geometrii można zapewnić równobieżność wałka wejściowego i wyjściowego, mimo tego, że wałek pośredni będzie poruszał się ze zmienną prędkością (pulsacje). Animacja nr 1 przedstawia zwartą konstrukcję poprzez skrócenie wałka pośredniego, drugie rozwiązanie pozwala na równoległe przesuwanie osi, stosowanie w przeniesieniu napędy na tył samochodu w przypadku kiedy silnik znajduje się z przodu. Taki rodzaj przegubu występuje również w kolumnie kierowniczej.
Przegub Weissa
Przegub ten składa się z 4 kul, których zadaniem jest przenoszenie momentu obrotowego z półosi na wał. Są one osadzone w wyżłobieniach widełek. Ukształtowanie prowadnic sprawia, że w przypadku ruchu (wychylenia) widełek, kule ustawiają się tak, że płaszczyzna przechodząca przez środki kul dzieli na połowę kąt między wałem napędzanym a napędzającym, co sprawia, że oba obracają się z tą samą prędkością. Piąta kula natomiast służy do środkowania widełek, ustala się ją w określonym położeniu za pomocą kołka wsuniętego jednym końcem w otwór w widełkach, a drugiem w kuli.
Przegub Tracta
Różni się on od innych przegubów homokinetycznych tym, że zamiast kul zastosowano płaskie widełki połączone dwoma pośrednimi ogniwami. Sprzęgnięte są one ze sobą za pomocą charakterystycznego wstępu i wcięcia. Taka konstrukcja umożliwia wychylenie wałów nawet pod kątem 50°. Powierzchniami współpracującymi są duże powierzchnie płaskie, dzięki czemu nacisk powierzchniowy jest stosunkowo mały. Stosowany w samochodach wymagających dużego skrętu przednich kół. Obecnie rzadko się go stosuje ze względu na trudności wykonawcze i wysokie koszty.
Przegub trójbieżny
Jest to rodzaj przegubu równobieżnego, lecz nie do końca, gdyż nie spełnia podstawowej zasady: płaszczyzna homokinetyczna musi dzielić kąt załamania przegubu zawsze dokładnie na połowę. Przez to przy wygięciu przegubu przy stałej prędkości wału, będą występować bardzo niewielkie wahania prędkości kątowej. Obecnie to zjawisko udało się wyeliminować w większym stopniu.
Ten rodzaj przegubu występuje w różnych wersjach: z kompensacją wzdłużną (obrazek 1.) oraz bez kompensacji wzdłużnej (obrazek 2.)
Cechują się one dobra amortyzacją drgań z silnika. Kąt załamania przegubu z obrazka 2. wynosi nawet 45°, a w przypadku pierwszego z kompensacja wzdłużna wynosi on już mniej około 25°.
Poniżej filmik prezentujący prace przegubu trójramiennego z kompensacją wzdłużną: