Breve descripción

Una junta universal (también llamada junta Cardán) es una junta o acoplamiento que conecta varillas rígidas cuyos ejes están inclinados entre sí. Permite la transmisión del movimiento rotativo a través de un ángulo. Se utiliza comúnmente en ejes que transmiten movimiento rotativo.

Uso / Función

• Automotriz: Se utiliza en los ejes de transmisión (cardanes) para transmitir potencia de la transmisión al diferencial, adaptándose al movimiento vertical de las ruedas.
• Maquinaria: Conecta motores a componentes accionados cuando no pueden estar perfectamente alineados.
• Instrumentación: Utilizada en varillajes de control y columnas de dirección.
• Escala: Desde pequeños instrumentos mecánicos hasta grandes ejes de transmisión industrial.

Principio de funcionamiento

La junta universal consiste en un par de bisagras situadas cerca una de la otra, orientadas a 90° entre sí, conectadas por una cruceta.

1. La horquilla de entrada está unida al primer eje.
2. La horquilla de salida está unida al segundo eje.
3. Un componente en forma de cruz (la cruceta) conecta las dos horquillas.
4. A medida que el eje de entrada gira, las horquillas y la cruceta pivotan para permitir que la rotación siga el ángulo del segundo eje.
5. Nota: Una sola junta universal no transmite el movimiento a una velocidad constante si el ángulo no es cero; el eje de salida acelera y desacelera dos veces por revolución.

Cómo crearlo

1. Fabricación de horquillas: Crear dos horquillas en forma de U con agujeros para los cojinetes de la cruceta.
2. Creación de la cruceta: Forjar o mecanizar una pieza en forma de cruz con cuatro muñones rectificados con precisión.
3. Ensamblaje de cojinetes: Insertar los muñones de la cruz en los agujeros de las horquillas, típicamente usando cojinetes de agujas o casquillos simples para versiones primitivas.
4. Aseguramiento: Usar anillos de seguridad o placas para mantener el conjunto unido permitiendo la rotación libre en dos ejes.
5. Nivel técnico: Intermedio a Avanzado. Requiere una alineación precisa y materiales resistentes.

Materiales necesarios

• Horquillas y Cruceta: Acero forjado o acero aleado de alta resistencia.
• Cojinetes: Acero endurecido (cojinetes de agujas) o Bronce (casquillos).
• Lubricante: Grasa (grasa animal para versiones primitivas).
• Herramientas: Forja, Torno, Taladro de columna y Rectificadora.

Variantes y mejoras

• Junta Cardán doble: Utiliza dos juntas en serie para cancelar las fluctuaciones de velocidad, creando un efecto de Velocidad Constante (CV).
• Junta Homocinética (CV): Una junta más compleja (como la junta Rzeppa) que transmite el movimiento a una velocidad perfectamente constante independientemente del ángulo.
• Acoplamiento Flexible: Utiliza caucho o tela para ángulos pequeños y amortiguación de vibraciones.

Límites y riesgos

• Vibración: A altas velocidades y ángulos pronunciados, la velocidad no constante causa vibraciones y estrés significativos.
• Límites de ángulo: Generalmente limitada a ángulos menores de 30-45 grados; la eficiencia cae y el desgaste aumenta a medida que el ángulo crece.
• Fallo de lubricación: Los cojinetes de agujas están sujetos a altas cargas; la falta de grasa conduce a un desgaste rápido y al fallo de la junta (sonidos de golpeteo o rotura).
• Fallo catastrófico: Si una junta del eje de transmisión se rompe a alta velocidad, puede hacer que el eje golpee violentamente, causando daños extensos.