Изобретяване и приложение на кардана
Карданният вал или първото приложение на нещо подобно на карданна става се появява в Китай преди повече от 2000 години. Китайците са изобретили това, което ние наричаме „висулка“, устройство, състоящо се от поредица от преплетени пръстени, които позволяват на свещта да бъде поставена в центъра, така че да остане изправена независимо от позицията.
Първи кардан
През 1545 г. италианският математик Джероламо Кардано предполага, че може да се използва окачване за предаване на въртеливо движение през ъглово съединение, което по-късно е превърнато в кардан. По това време карданният вал е бил използван в каретата на императора на Свещената Римска империя за гладко возене. Три века по-късно, с появата на автомобилите, карданният вал започва да се използва в автомобилната и инженерната индустрия.
Универсалността на карданното съединение се състои в способността да предава мощност под променлив ъгъл, това е крайното задвижване на скоростната кутия, което е свързано в много превозни средства със задвижване на четирите колела чрезкарданния вал. Обикновено универсалното съединение на валовете се състои от тръбни секции от няколко части. Двусекционният механизъм се поддържа в средната точка на гумен лагер.
Валът трябва да е здрав, за да издържа на въртеливите движения на въртящия момент, устойчив на усукващи удари, да не провисва под собствената си тежест. Ако центърът на тежестта не съвпада с оста на вала, възникват вибрации. Използват се тръбни секции на вала, защото са леки и осигуряват по-голяма устойчивост на неправилно центриране.
Универсалност на кардана
Малките автомобили и късите микробуси и камиони включват един задвижващ вал с плъзгаща се шарнира в предния край. Превозните средства с дълго междуосие изискват по-дълъг задвижващ вал, който може да провисне и да се върти при определени работни условия. В резултат на резонансни вибрации каросерията на автомобила може да вибрира. Тъй като карданът често се върти с висока скорост, той трябва да бъде стриктнобалансиран. Карданите на сложните пътни превозни средства са достатъчно дълги и обикновено работят при висока скорост, така че е възможен резонанс при определена критична скорост. Това създава напрежения на огъване в материала, които са над напрежението на срязване, причинено от въртящия момент. Докато критичната скорост се увеличава с намаляване на масата на вала, инерционният момент на секцията се увеличава. Склонността към въртене е намалена, като карданът е тръбен и перфектно балансиран. Критичната скорост на вала варира директно като диаметър на тръбата и обратно като квадрат на дължината. Така диаметърът се избира по-голям, за да се запази критичната скорост, а дължината е по-къса.
Валове с дължина над 1,5 m между кръстовете могат да причинят проблеми с дисбаланса. Дължината на вала е сведена до минимум чрез използване на кръстове за множество секции. Това е въртящият момент от един вал към друг, когато техните оси са наклонени една спрямо друга под определен ъгълпредавани чрез кръстовете. Тръбата на вала обикновено е направена от плосък лист с дебелина 0,25 mm, отклонение и баланс в рамките на 0,00018 kg/m. Това поддържа центъра на масата близо до центъра на надлъжната ос до минимум. Той е избран така, че изчислената критична скорост да е с 60 процента по-висока от тази, която автомобилът може да постигне при максимална мощност.
Предвид особеностите на този важен компонент на скъпите машини, карданите вече са монтирани от композит от въглеродни влакна.