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En ingeniería mecánica, la transmisión cardán permite llevar par y movimiento giratorio entre árboles cuyos ejes no coinciden y pueden formar un ángulo. Estos sistemas se emplean desde vehículos hasta maquinaria pesada. El artículo explica el diseño, el funcionamiento, las aplicaciones y la importancia del árbol cardán en los accionamientos mecánicos.
Diseño
Una junta cardán incorpora dos horquillas unidas por una cruceta. Las horquillas conectan los elementos conductor y conducido y la cruceta aporta la movilidad necesaria para trabajar en ángulo. Estos componentes suelen fabricarse en materiales resistentes, como acero, considerando las cargas de par y rotación. El árbol cardán integra las articulaciones y el propio árbol en un conjunto de transmisión.
Funcionamiento
La articulación transmite par entre ejes en ángulo. Al girar el elemento conductor, la cruceta cambia de posición y lleva el movimiento al elemento conducido. La conexión admite variaciones de ángulo. Para conseguir uniformidad de giro deben elegirse correctamente el diseño y la disposición de las articulaciones: una junta cardán simple no proporciona por sí sola velocidad angular constante cuando trabaja con un ángulo distinto de cero.
Aplicaciones por sectores
La posibilidad de transmitir potencia con distintas posiciones relativas permite emplear árboles cardán en numerosos ámbitos:
- Automoción: En vehículos de propulsión trasera y tracción total conectan la transmisión con el eje motriz, transmiten par y admiten movimientos de suspensión, también sobre terreno irregular.
- Maquinaria pesada: En construcción, minería y agricultura conectan motores, reductores y mecanismos separados.
- Producción industrial: Se utilizan en bombas, compresores, transportadores y otros equipos donde debe considerarse la disposición del accionamiento.
- Transmisiones navales: Pueden conectar el motor con el eje de hélice y admitir los cambios de posición previstos por el sistema.
Importancia para las máquinas
Varias características favorecen la fiabilidad del conjunto:
- Movilidad: Las juntas admiten desalineación angular. Con conexiones telescópicas o estriadas adecuadas también pueden compensarse desplazamientos axiales y variaciones de distancia.
- Transmisión de par: El árbol conecta componentes situados en ángulos distintos y permite diversas disposiciones de accionamiento.
- Control de vibraciones: Una transmisión bien seleccionada, montada y equilibrada ayuda a reducir cargas adicionales y vibraciones debidas a posiciones incorrectas. Esto importa para la duración del equipo y el confort.
El árbol cardán en los sistemas de transmisión
El árbol cardán conecta elementos giratorios cuyos ejes no coinciden y transmite potencia bajo un ángulo de trabajo. Su nombre se asocia al matemático e ingeniero italiano del siglo XVI Girolamo Cardano. Con el tiempo, este tipo de transmisión encontró aplicaciones en vehículos, trenes, barcos y maquinaria pesada.
Muchas configuraciones incorporan dos juntas cardán. Cada una contiene una cruceta con cuatro muñones apoyados en los rodamientos de las horquillas. La articulación permite variar el ángulo y transmitir rotación al mismo tiempo.
La primera y la segunda articulación unen el árbol con los elementos conductor y conducido. Los ángulos de trabajo y la posición relativa adecuados son importantes para compensar la irregularidad de giro. La geometría debe comprobarse para el diseño y las condiciones concretos.
El conjunto puede transmitir potencia entre equipos desalineados y suele ser relativamente compacto, lo que facilita su uso en espacios limitados. La eficiencia y la carga admisible se evalúan para cada producto.
En un vehículo de propulsión trasera conecta la transmisión delantera con el eje posterior. En excavadoras, grúas y otras máquinas pesadas transmite potencia entre mecanismos con una disposición compleja.
La capacidad de trabajar en ángulo, su compacidad y las distintas versiones hacen que sea importante en muchas máquinas.
Fabricantes y proveedores de componentes de transmisión
En distintos países operan empresas que ofrecen árboles cardán y componentes relacionados. Entre los ejemplos del sector se encuentran:
- Dana Incorporated: Componentes de transmisión para vehículos, transporte comercial, agricultura e industria.
- GKN Automotive: Sistemas de transmisión para automoción, incluidos árboles y componentes relacionados.
- SKF: Rodamientos, retenes y componentes de transmisión para minería, siderurgia, papel y aplicaciones navales.
- Voith Group: Sistemas, productos y servicios para energía, petróleo, gas y transporte, incluidas transmisiones cardán para aplicaciones correspondientes.
- Timken Company: Rodamientos y componentes mecánicos de transmisión para accionamientos industriales sometidos a carga.
- Walterscheid Powertrain Group: Sistemas de transmisión, incluidos árboles para agricultura, silvicultura e industria.
- KMS Kılınçlar: Fabricante de árboles cardán en Sakarya, Turquía.
La lista no es exhaustiva. Al seleccionar un fabricante deben valorarse su experiencia, reputación, calidad, opciones a medida y asistencia técnica en relación con los requisitos concretos de la aplicación.
