Junta universal

All you want to know about Junta universal

Índice

1 Denominações e Definição
2 História
3 Velocidade angular
4 Junta VC
5 Referências

[editar] Denominações e Definição

Junta universal.

Uma junta universal, ou junta de Cardan (em inglês: universal joint, U joint, Cardan joint, Hardy-Spicer joint, ou Hooke's joint) é uma junção de acoplamento de um eixo que transfere o movimento em outra direcção sem modificar o sentido de giro. Basicamente é um par de dobradiças articuladas, entre si, mas que através de num eixo comum (num ângulo de 90º entre si) a ambas ortogonalmente posicionado modifica a direção desse movimento.

[editar] História

O conceito da junta universal é baseado no design do gimbal, que é usado desde a antiguidade. Na Grécia antiga o conceito era aplicado à construção de balistas. A primeira pessoa a sugerir o seu uso para transmitir potência motora foi Girolamo Cardano, um matemático italiano, em 1545, apesar de não se saber se ele realmente construiu um modelo funcional. Mais tarde Christopher Polhem reinventou o conceito e chamou-lhe "Nó de Polhem". Na Europa, o engenho era apelidado de junta de cardan ou veio de cardan. Robert Hooke construiu um modelo funcional da junta universal em 1676, nascendo o nome alternativo junta de Hooke ou Hooke's joint. Foi o fabricante de carros americano Henry Ford quem lhe apelidou de junta universal.

[editar] Velocidade angular


Velocidade angular do veio transmitido ω2 para diferentes ângulos β entre os veios.	Relação entre os ângulos de rotação de ambos os veios para diferentes ângulos β entre os veios.

A junta universal permite que um veio possa ser não rectilíneo, mas para tal há separação do veio em dois veios mais curtos: o veio transmissor (drive shaft) e o veio transmitido (driven shaft). A separação e definição dos veios transmissor e transmitido é justificada pela sua aplicação: o veio transmissor num sistema de direcção automóvel, por exemplo, é o veio que se liga ao volante, que recebe as rotações e as transmite; num sistema de motor é o veio ao qual se liga o disco da embraiagem, que recebe a potência vinda do motor e a transmite. Quando os dois veios estão num ângulo (β) que não 180º (em linha recta), o veio transmitido não roda com velocidade angular constante em relação ao veio transmissor. De facto quanto mais esse ângulo β se aproxima dos 90º mais irregular fica o movimento (aos 90º a junta encalha e não há qualquer rotação).

No entanto, a velocidade média do veio transmitido é igual à do veio transmissor e assim o rácio de velocidade do transmitido para o transmissor em média é 1:1 (um para um) após várias rotações. A velocidade angular ω₂ do veio transmitido, em função da velocidade angular do veio transmissor ω₁ e do ângulo do veio transmissor φ₁ é dada por:

Juntas universais num veio de transmissão.

$\omega_2 = \frac{\omega_1\cos\beta}{1-\sin^2\beta\cos^2\phi_1}$

e a aceleração angular,

$\alpha_2 = \frac{\omega_1^2\sin^2\beta\cos\beta\sin 2\phi_1}{(1-\sin^2\beta\sin^2\phi_1)^2}$

Para evitar uma rotação irregular do eixo do veio transmitido existem normalmente duas juntas universais num veio subdividido em 3 veios mais curtos. A segunda junta universal vai compensar o movimento irregular, regularizando-o para uma velocidade angular constante - mas para isso, ambos os veios transmitido e transmissor (o 1º e o 3º neste último caso) têm que estar em paralelo e ambas as juntas universais correctamente alinhadas uma com a outra. Normalmente β <= 45°.

[editar] Junta VC

Uma outra forma de prevenir o movimento irregular é usando uma junta de Velocidade Constante ou junta homokinetic (homo = mesmo kinetic = movimento). Uma junta VC tem a mesma função de uma junta universal mas é construida com uma cúpula e com esferas em rolamentos.

Para ver uma imagem a título de exemplo, consultar a página respectiva em inglês que contempla "uso justo" (fair use) de direitos de autor na exposição da imagem de uma junta VC em: CV Joint.

Legenda da imagem:

veio transmissor;
esferas de aço (6 neste caso) numa cúpula. As esferas rolam em rolamentos próprios;
rolamentos;
cúpula e veio transmitido, parte do cubo da roda.

Para uma junta VC ω₂ = ω₁ qualquer que seja o ângulo β.

Um novo projecto de uma junta VC, a Thompson coupling, está a ser desenvolvido com duas juntas universais montadas coaxialmente.

[editar] Referências

Theory of Machines 3 da Universidade Nacional da Irlanda.

Obtido em "http://pt.wikipedia.org/wiki/Junta_universal"

Categorias: Mecânica | Partes do automóvel

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