مبدأ عمل فرامل العجلات العالمي

تُستخدم مكابح العجلات العالمية، أو ما يُعرف بالمفاصل العالمية، لتحقيق نقل الطاقة بزاوية متغيرة في الآلة، وذلك لتغيير اتجاه عمود الدوران. وهي مكونات نظام نقل الحركة العالمي في السيارات. يُعرف نظام مكابح العجلات العالمية مع عمود الدوران باسم جهاز نقل الحركة بالمفاصل العالمية. يتكون هذا الجهاز عادةً من مفاصل عالمية وأعمدة دوران، وأحيانًا دعامات وسيطة، ويُستخدم بشكل أساسي في المواقع التالية: 1- المفاصل العالمية؛ 2- أعمدة الدوران؛ 3- عمود الدوران الأمامي؛ 4- الدعامات الوسيطة. في نظام المفاصل العالمية، يتم تحريك دوران أحد المكونات (عمود الإخراج) حول محوره بواسطة دوران مكون آخر (المفصل العالمي) حول محوره.

يمكن تقسيم الوصلات العالمية المرنة، التي تعمل بكبح العجلات في اتجاه الالتواء، إلى نوعين: الوصلات العالمية الصلبة والوصلات العالمية المرنة. وتنقسم الوصلات العالمية الصلبة إلى ثلاث فئات: الوصلات العالمية غير المتساوية السرعة (الشائعة الاستخدام في وصلات الأعمدة المتقاطعة)، والوصلات العالمية شبه المتساوية السرعة (مثل الوصلات العالمية المزدوجة)، والوصلات العالمية المتساوية السرعة (مثل الوصلات العالمية من نوع قفص الكرة). أما الوصلات العالمية المرنة، فتكون فيها الزاوية بين العمودين المتصلين بالفرامل أكبر من الصفر، وينقل عمودا الإدخال والإخراج الحركة بنسبة سرعة زاوية لحظية متغيرة، بينما تكون متوسطات السرعات الزاوية متساوية.

تتكون الوصلات العالمية الصلبة من نوع المحور المتقاطع من شوكة الوصلة، وعمود متقاطع، ومحمل إبري، ومانع تسرب زيت، ومجموعة من المكونات البسيطة، وغطاء المحمل، وغيرها. ويتلخص مبدأ عملها فيما يلي: تقوم إحدى الشوكتين الدوارتين بتدوير الشوكة الأخرى عبر العمود المتقاطع، وفي الوقت نفسه، يمكنها التأرجح حول مركز العمود المتقاطع في أي اتجاه. وأثناء عملية الدوران، تدور البكرات الإبرية داخل المحامل الإبرية لتقليل الاحتكاك. يُسمى العمود المتصل بمصدر الطاقة المدخلة بعمود الإدخال (أو العمود النشط)، ويُسمى العمود الخارج من الوصلة العالمية بعمود الإخراج (أو العمود المُدار). تعمل الوصلة العالمية في حالة وجود زاوية بين عمودي الإدخال والإخراج، حيث تكون السرعات الزاوية للعمودين غير متساوية، مما قد يتسبب في اهتزاز دوراني لعمود الإخراج ومكونات النقل المتصلة به، ويؤثر على عمر هذه المكونات. يشير هذا المصطلح إلى مكبح عام ينقل الحركة بسرعات زاوية لحظية متساوية عند الزاوية المصممة، وبسرعات زاوية لحظية متساوية تقريبًا عند الزوايا الأخرى. وينقسم إلى:
(أ) وصلات عالمية مزدوجة شبه متساوية السرعة. تشير إلى الوصلة العالمية التي يتم فيها تقصير طول عمود الدوران في الوصلة العالمية متساوية السرعة إلى الحد الأدنى.
ب) وصلات عالمية شبه متزامنة من نوع النتوءات. تتكون هذه الوصلات من وصلتين عالميتين وشكلين مختلفين للنتوءات. تُعادل النتوءات عمود الدوران الوسيط ودبابيس التوصيل في جهاز الوصلة العالمية المزدوجة.
(ج) وصلات عالمية شبه متزامنة من النوع ثلاثي الدبابيس. تتكون من عمودين ثلاثي الدبابيس، وشوكة عمود لا مركزية نشطة وشوكة عمود لا مركزية مدفوعة.
(د) وصلة عالمية شبه متساوية الحركة من نوع البكرة الكروية. تتكون من عمود محوري، وبكرة كروية، وعمود وصلة عالمية، وأسطوانة. تتحرك البكرة محوريًا في الأخدود، مؤديةً دور وصلة التمدد. ينقل التلامس بين البكرة وجدار الأخدود عزم الدوران. تنقل الوصلات العالمية التي يتصل فيها عمودا الإدخال والإخراج بواسطة مكبح عالمي الحركة بسرعات زاوية لحظية متساوية دائمًا.