Kardanski zglob (U-zglob)

Kardanski zglob, gotovo uvek skraćeno nazivan U-zglob, jeste mehanička spojnica koja prenosi obrtno kretanje između dva vratila čije se ose seku pod uglom. On omogućava da pogon nastavi da se prenosi i kroz prelom u pogonskom sklopu, prilagođavajući se promenama tog ugla dok se komponente pomeraju. Klasičan oblik, Kardanov ili Hukov zglob, čine dve viljuške postavljene pod pravim uglom i povezane centralnim delom u obliku krsta poznatim kao paukov krst, čija se četiri kraka oslanjaju na iglične ležajeve.

U radu je jedna viljuška pričvršćena za ulazno vratilo, a druga za izlazno, dok ih paukov krst povezuje. Kako se ulazno vratilo okreće, paukov krst se obrće u svojim ležajevima, dopuštajući izlaznom vratilu da prati kretanje iako je usmereno u nešto drugačijem pravcu. Ovo je najpoznatije na krajevima kardanskog vratila vozila, gde zglob omogućava da izlaz menjača i zadnji most budu na različitim visinama i pod različitim uglovima, te da se pomeraju jedan u odnosu na drugi dok oslanjanje radi preko neravnina.

Osobina koja definiše ovaj zglob, a ujedno je i njegov glavni nedostatak, jeste to što ne prenosi obrtanje pri savršeno ravnomernoj brzini kada radi pod uglom. U toku svakog obrtaja izlazno vratilo se dvaput ubrza i dvaput uspori u odnosu na ulazno, a ta oscilacija postaje sve izraženija kako se radni ugao povećava. Ovakvo neravnomerno kretanje izaziva torzione vibracije koje se mogu osetiti i čuti, te opterećuje pogonski sklop cikličnim naprezanjem.

Inženjeri to rešavaju na dobro poznat način: upotrebom dva kardanska zgloba na kardanskom vratilu i postavljanjem njihovih viljuški u istoj fazi, sa jednakim radnim uglovima na oba kraja, tako da se ubrzanje prvog zgloba poništi usporavanjem drugog, čime točkovi nastavljaju da se okreću ravnomernom brzinom. Zbog toga tipično kardansko vratilo kod pogona na zadnje točkove ima zglob na svakom kraju. Tamo gde je potreban gladak prenos kroz velike i promenljive uglove, naročito na prednjim pogonskim točkovima automobila koji ujedno i upravljaju, umesto njega se koristi homokinetički zglob, jer prenosi obrtni moment ravnomernom brzinom bez obzira na ugao.

Kardanski zglobovi su jednostavni, robusni i sposobni da podnesu visok obrtni moment, što ih održava u širokoj upotrebi na kardanskim vratilima i poluosovinama kamiona i automobila sa pogonom na zadnje točkove. Ipak zahtevaju pažnju: mnogi imaju mazalice koje treba povremeno podmazivati, a istrošeni iglični ležajevi javljaju se zveckanjem pri preuzimanju pogona ili vibracijom koja se pojačava sa brzinom. U-zglob radi u sprezi sa kardanskim vratilom koje povezuje, diferencijalom koji napaja i homokinetičkim zglobom koji ga dopunjuje na točkovima.