Mitä kardaanin critical speed tarkoittaa?

Kardaanin critical speed eli kriittinen kierrosluku tarkoittaa laskennallista pyörimisnopeutta, jossa kardaanin pyörimisnopeus lähestyy rakenteen omaa taivutusominaistaajuutta. Tällöin kardaanin värähtely voi kasvaa voimakkaasti esimerkiksi pienen epätasapainon, heiton tai muun herätteen vaikutuksesta.

Critical speed ei ole sama asia kuin kardaanin väännönkesto, tehonkesto tai mekaaninen rikkoutumisraja. Kardaani voi olla erittäin vahva väännön suhteen, mutta sen pituus ja putken halkaisija voivat silti rajoittaa suurilla kierrosluvuilla tapahtuvaa käyttöä.

Kardaanin pituus vaikuttaa voimakkaasti kriittiseen kierroslukuun

Mitä pidempi kardaani on, sitä alemmaksi sen laskennallinen critical speed yleensä laskee. Putken halkaisijan kasvattaminen puolestaan kasvattaa rakenteen jäykkyyttä ja nostaa kriittistä kierroslukua.

Tästä syystä esimerkiksi pitkässä ja korkeilla kierroksilla pyörivässä motorsport-kardaanissa voidaan joutua siirtymään 3" kardaaniputkesta 3,5" putkeen, vaikka 3" kardaanin väännönkesto olisi muuten riittävä.

Miksi laskuri näyttää myös 80 % critical speedistä?

Laskuri näyttää jokaiselle kardaaniputken koolle sekä teoreettisen critical speedin että siitä lasketun 80 % käyttörajan.

80 % arvo on tarkoitettu vertailu- ja suunnitteluarvoksi normaalille käyttöalueelle. Teoreettista critical speediä ei ole tarkoituksenmukaista käyttää suoraan jatkuvan käytön tavoitekierroslukuna.

Motorsport-käytössä kardaanin kierrosnopeus ei kuitenkaan yleensä ole vakio. Drag racingissa, driftingissä, rata-ajossa ja muussa kilpailukäytössä kardaanin RPM voi käydä hetkellisesti normaalin käyttöalueen yläpuolella. Laskurin tarkoitus on tämän vuoksi ennen kaikkea auttaa vertailemaan eri kardaaniputkien soveltuvuutta.

Kardaanin pituus mitataan C–C-mittana

Syötä laskuriin kardaanin pituus millimetreinä ristikon keskeltä ristikon keskelle eli C–C-mittana.

Oikea pituusmitta on tärkeä, koska kardaanin pituudella on erittäin suuri vaikutus laskennalliseen kriittiseen kierroslukuun. Critical speed muuttuu pituuden neliön suhteessa, joten jo kohtuullinen pituuden muutos voi vaikuttaa tulokseen selvästi.

2,5", 3" vai 3,5" kardaani?

Sopiva kardaaniputken halkaisija riippuu esimerkiksi kardaanin pituudesta, suurimmasta kierrosluvusta, moottorin tehosta, käyttötarkoituksesta sekä käytetyistä nivelistä ja kardaanin muusta rakenteesta.

Lyhyessä kardaanissa 2,5" tai 3" kardaaniputki voi saavuttaa erittäin korkean laskennallisen critical speedin. Kardaanin pituuden kasvaessa 3,5" putken suurempi halkaisija nostaa kriittistä kierroslukua selvästi.

Laskuri toimii siten myös käytännöllisenä 3" ja 3,5" kardaanin vertailutyökaluna esimerkiksi tehokkaissa katuautoissa, drag racingissa, driftingissä, rata-autoissa ja muissa motorsport-sovelluksissa.

Kardaanin RPM ei aina ole sama kuin moottorin RPM

Laskuriin syötetään kardaanin todellinen pyörimisnopeus. Kardaanin RPM riippuu moottorin kierrosluvun lisäksi vaihteiston käytössä olevasta välityssuhteesta.

Suoralla 1:1-vaihteella kardaanin kierrosluku vastaa käytännössä moottorin kierroslukua. Ylivaihteella kardaani voi kuitenkin pyöriä moottoria nopeammin.

Kardaanin suurinta kierroslukua arvioitaessa tulee tämän vuoksi huomioida moottorin suurin käytettävä kierrosluku sekä kyseisen vaihteen välityssuhde.

DOM- ja chromoly-kardaaniputki

Motorsport-kardaaneissa käytetään yleisesti sekä DOM-teräsputkea että 4130 chromoly- eli kromimolybdeeniteräsputkea.

Chromoly mahdollistaa suuremman materiaalilujuuden ja ohuemman seinämäpaksuuden. Kardaanin critical speediin vaikuttavat kuitenkin erityisesti kardaanin pituus, putken ulkohalkaisija sekä rakenteen jäykkyyden ja massan suhde.

Tämä kardaanin critical speed -laskuri keskittyy teräksisen motorsport-kardaanin kriittisen pyörimisnopeuden arviointiin. Kardaanin tehonkesto, väännönkesto ja muu rakenteellinen mitoitus tulee tarkastella erikseen.