Diagrama de junta U explicado: peças, tipos e como medir uma junta universal

Quando um eixo de transmissão começa a fazer barulho nas mudanças de marcha ou a tremer na velocidade da estrada, a decisão de reparo geralmente se resume a um problema prático: identificar a junta universal exata instalada no veículo, muitas vezes depois de anos de sal na estrada terem borrado o número da peça estampado no eixo transversal. Um diagrama de junta em U é a ferramenta mais direta para esse trabalho. Lido corretamente, ele converte uma peça desgastada em três ou quatro dimensões mensuráveis, e essas dimensões na peça de reposição correta. Este artigo aborda o que um diagrama padrão rotula, como a geometria cruzada e do garfo se comporta sob carga, os tipos de juntas que a maioria dos gráficos distingue e a rotina de medição que as oficinas e os compradores de peças seguem antes de fazer o pedido.

O que um diagrama de junta U realmente rotula

Cada diagrama convencional de uma junta universal do tipo Cardan centra-se em um componente: o eixo transversal, frequentemente chamado de aranha. Quatro pinos de munhão polidos se estendem de seu centro em intervalos de 90 graus, e cada pino carrega um rolamento de agulhas embalado dentro de uma tampa de rolamento. Os garfos acionadores e acionados se encaixam em pares opostos de munhões, de modo que o torque pode passar por um ângulo enquanto ambos os eixos continuam girando.

As partes que cada diagrama mostra

Eixo cruzado (aranha): o centro de carga; a dureza do munhão e o acabamento superficial determinam em grande parte a vida útil.
Capas de rolamento com rolos de agulhas: quatro por articulação; as agulhas distribuem a carga e permitem que cada garfo se articule alguns graus sob torque.
Selos: mantenha a graxa e a água e a areia longe; a falha da vedação é o ponto inicial usual do desgaste da junta.
Passagem e encaixe de graxa: em juntas lubrificáveis, uma rota perfurada através do eixo transversal alimenta todas as quatro tampas de uma conexão.
Hardware de retenção: anéis elásticos, clipes injetados ou placas de rolamento que prendem as tampas nas orelhas do garfo.

As versões de engenharia do diagrama adicionam mais uma variável: o ângulo operacional entre os dois eixos, geralmente escrito como a letra grega alfa. Esse único ângulo separa uma imagem que apenas nomeia as peças de um diagrama que prevê como a junta se comportará em serviço.

Como a geometria cruzada e jugo se comporta sob carga

O mecanismo consiste em duas dobradiças separadas por 90 graus e unidas por uma cruz. Esse arranjo transporta o torque através de um ângulo, mas não a uma velocidade perfeitamente constante: uma única junta cardan girando em ângulo gira seu eixo de saída um pouco mais rápido, depois um pouco mais lento, duas vezes por revolução. O balanço cresce com o ângulo. A 10 graus, a velocidade de saída desvia cerca de 1,5% em ambos os lados da média; abaixo de alguns graus a flutuação é quase imperceptível, enquanto além de aproximadamente 20 graus ela se transforma em vibração e desgaste acelerado.

É por isso que os ângulos de trabalho dominam o design da transmissão. A prática comum dos OEMs mantém o ângulo de operação de cada junta abaixo de cerca de 3 graus e corresponde aos ângulos emparelhados dentro de aproximadamente 1 grau, de modo que a variação de velocidade de uma junta cancela a da outra. Onde uma única junta não consegue lidar – eixos curtos, alto torque, curso extremo da suspensão – o diagrama muda de forma: um arranjo Cardan duplo adiciona um garfo centralizador e uma segunda cruz, suprimindo a maior parte da flutuação.

Para ver onde a junta universal fica entre a caixa de engrenagens e o eixo - ao lado do garfo deslizante, do rolamento central e dos flanges de conexão - o guia para o que compõe uma transmissão completa coloca-o em contexto de montagem completo. O eixo que carrega essas juntas na maioria dos layouts de tração traseira é o eixo de transmissão:

Prop Shaft for Rear-Wheel-Drive Drivelines

Eixo Propulsor para Transmissões com Tração Traseira Este eixo intermediário une a transmissão e o eixo motriz em layouts de tração traseira, carregando as juntas universais discutidas aqui. Sua construção em liga de aço de alta rigidez, rolamento de suporte de precisão e balanceamento dinâmico fazem com que valha a pena revisar ao selecionar um conjunto completo de eixo de transmissão. Ver Produto →

Os tipos de juntas que a maioria dos diagramas cobrem

Os gráficos de identificação classificam as juntas universais em dois eixos: arquitetura interna e forma como as capas dos mancais são retidas. A arquitetura se divide em cruz Cardan única, conjunto Cardan duplo e opção lubrificável versus selada. O estilo de retenção é mais importante durante a substituição, porque decide quais ferramentas o trabalho precisa e se o manche deve ser modificado.

Os estilos de retenção determinam como uma junta universal se desfaz, e é por isso que aparecem com destaque nos diagramas de identificação.
Estilo de retenção	Como o diagrama mostra isso	Aplicação Típica
Anel elástico interno	Clipes de retenção assentados em um rebaixo dentro de cada orelha de forquilha	A maioria dos poços de automóveis de passageiros e caminhões leves
Anel elástico externo	Clipes colocados na parte externa das orelhas do jugo	Eixos off-road e para serviços pesados
Bloqueio injetado (clipe C)	Um anel de plástico plano injetado em uma ranhura	Muitos eixos de transmissão do equipamento original
Rodada completa com placas de rolamento	Placas aparafusadas que prendem as capas dos mancais	Caminhões comerciais e unidades industriais

As séries de tamanhos restringem ainda mais o campo. A prática do mercado de reposição norte-americano agrupa as juntas em séries numeradas - 1310, 1330, 1350, 1410 e além – cada um definido por uma combinação fixa de diâmetro da tampa e largura total da junta. Conhecer a série transforma um pedido vago em uma peça exata.

Medindo uma junta universal em relação ao diagrama

As guias de medição dos principais fabricantes de rolamentos seguem a mesma sequência, e um paquímetro digital é a única ferramenta necessária para a maioria dos trabalhos. Trabalhe nesta ordem:

Confirme o estilo de retenção. Anel elástico, clipe injetado ou placa de rolamento – isso decide como a junta antiga ficará.
Meça o diâmetro da capa do rolamento. Meça na parte externa de cada tampa, não no munhão desgastado; o desgaste altera o munhão, mas não a tampa.
Meça a largura total da junta. Da face externa de uma tampa do mancal até a face externa da tampa oposta — o diagrama indica os pontos de referência corretos para cada estilo de retenção.
Verifique a graxeira. Observe se a junta é lubrificável e onde fica a conexão: em uma tampa, em cruz ou em um lançador.
Combine os números com um gráfico de série. Uma diferença de meio milímetro geralmente significa uma série diferente, não uma peça desgastada.

Duas medidas – diâmetro da tampa do rolamento e largura total da junta – separam as séries comuns de tamanhos de juntas universais.
Série	Diâmetro da tampa do rolamento	Largura total da junta
1310	1,062 pol. (27,0 mm)	3,219 pol. (81,8 mm)
1330	1,062 pol. (27,0 mm)	3,625 pol. (92,1 mm)
1350	30,2 mm (1,188 pol.)	3,625 pol. (92,1 mm)
1410	30,2 mm (1,188 pol.)	4,188 pol. (106,4 mm)

Dois hábitos evitam a maioria dos erros de pedido. Primeiro, meça com a junta limpa: a graxa acumulada e a incrustação de ferrugem distorcem as leituras do calibrador o suficiente para cruzar o limite da série. Em segundo lugar, verifique novamente o encaixe, bem como a junta, porque uma orelha de encaixe esticada não manterá uma junta de encaixe correto, mesmo quando a própria junta mede exatamente corretamente.

Usando o diagrama para ler desgaste e falha

O mesmo diagrama funciona como um mapa de falhas, porque cada parte rotulada falha de forma reconhecível:

Munhões Brinelled: amolgadelas quadradas sob os rolos de agulhas causadas por carga de choque; parecia um baque ao engatar uma marcha.
Selos da tampa com falha: a graxa escapa, a água entra, as agulhas corroem – o clássico início do desgaste final.
Capas de rolamento secas: a lubrificação ignorada permite o colapso das agulhas, produzindo vibração que aumenta com a velocidade da estrada.
Orelhas de jugo alongadas: a cruz balança dentro do garfo, causando ruído de folga mesmo após a instalação de uma nova junta.

Um detalhe é mais importante durante a instalação: em um eixo de duas juntas, as culatras soldadas em cada extremidade devem ser faseadas, com suas orelhas alinhadas no mesmo plano, de modo que a flutuação de velocidade de uma junta anule a da outra. A remontagem de um eixo fora de fase recria a própria vibração que as novas juntas deveriam corrigir.

Onde os diagramas de junta U terminam e os diagramas de junta CV começam

As duas famílias conjuntas resolvem problemas diferentes. Uma junta universal do tipo cruzado é simples, rígida à torção e de manutenção barata, mas não é um dispositivo de velocidade constante, portanto é adequada para eixos de transmissão que funcionam em ângulos pequenos e fixos. Uma junta homocinética - tipo Rzeppa ou tripé - mantém a velocidade de saída verdadeiramente constante através de ângulos de 40 graus ou mais , razão pela qual os eixos de tração dianteira e os semieixos de suspensão independente o utilizam.

Em veículos com tração dianteira e integral, o conjunto completo construído em torno das juntas homocinéticas é o próprio eixo – um dos conjuntos de transmissão que a Quaconst fabrica e fornece para programas OEM e distribuição de reposição:

Conjunto de eixo CV / eixo de transmissão Construído de acordo com os padrões OE com usinagem CNC de precisão, este conjunto completo de eixo CV abriga as juntas homocinéticas na extremidade da roda descritas acima. Ele é adequado para veículos com tração dianteira e integral e é o próximo passo natural assim que o diagrama de layout dos eixos for identificado. Ver Produto →

A distinção também se confunde com os veículos utilitários leves. Muitos eixos traseiros de ATV e UTV emparelham uma junta universal na extremidade do diferencial com uma junta homocinética na extremidade da roda, enquanto máquinas lado a lado mais pesadas geralmente executam juntas em U ao longo de todo o eixo. A aquisição da peça certa, portanto, começa com o diagrama correto para o layout do eixo:

Eixo ATV / UTV / SSV Os eixos utilitários leves geralmente combinam uma junta universal na extremidade do diferencial com uma junta homocinética na extremidade da roda. Este semi-eixo cromado 4340, com juntas de alta articulação e botas TPEE seladas, se adapta a esse layout misto e suporta uso off-road de alta carga. Ver Produto →

Ambas as famílias conjuntas estão inseridas na cadeia de fornecimento de transmissão mais ampla, e a catálogo de componentes de transmissão mostra como os semi-eixos, eixos de transmissão e juntas individuais são organizados para programas OEM e também para distribuição no mercado de reposição.

Um diagrama de junta em U é uma instrução de medição, não apenas uma imagem. O diâmetro da tampa, a largura geral da junta, o estilo de retenção e a localização da graxeira identificam qualquer junta do tipo cruzado; combinadas corretamente, essas mesmas dimensões decidem se a substituição funcionará silenciosamente pelos próximos cem mil quilômetros ou retornará como uma reclamação de vibração. Os compradores que tratam o diagrama dessa maneira - e verificam cada medição em relação a um gráfico de série antes de fazer o pedido - eliminam a maior parte do risco da substituição da junta universal, seja a peça destinada a um eixo de transmissão de carro de passageiros, um eixo de transmissão de veículo comercial ou um eixo de veículo utilitário.