Назначение. Разновидности. Особенности кон-струкции

Лекция

 

Валы и оси.

 

Классификация валов и осей. Материалы валов и осей. Конструктивные формы валов

 

и осей. Коленчатые и гибкие валы. Проектный и проверочный расчет валов и осей.

 

 

НАЗНАЧЕНИЕ. РАЗНОВИДНОСТИ. ОСОБЕННОСТИ КОН-СТРУКЦИИ

 

Вал предназначен для поддержания размещенных на нем зубчатых ко-лес, шкивов, звездочек и других деталей машин, а также для передачи кру-тящего момента. Некоторые валы (гибкие, карданные, торсионные) не под-держивают вращающиеся детали. При работе вал испытывает изгиб и круче-ние, а иногда дополнительно растяжение и сжатие. Ось предназначена лишь для поддержания размещенных на ней деталей и подвергается только изгибу.

 

В отличие от вала ось не передает крутящий момент. Оси могут быть непо-движными или вращающимися (рис. 10.1).

крюковая

подвеска

 

вращающаяся

 

ось

 

 

неподвижная

 

ось

 

Рис. 10.1. Виды осей

 

По геометрической форме валы бывают прямые, коленчатые и гибкие. По форме сечения различают: цилиндрические валы сплошного сече-

ния, цилиндрические полые, шлицевые и с нарезанными зубьями.

По конструкции валы бывают постоянного диаметра и ступенчатые. Валы постоянного диаметра имеют повышенную прочность из-за отсутствия концентраторов напряжений. Ступенчатые валы более распространены, т.к. обеспечивают более удобную сборку и фиксацию деталей.

 

Валы, которые кроме деталей передач несут рабочие органы машины, называются коренными. Коренной вал станков с вращательным движением инструмента или изделия называется шпинделем. Вал, распределяющий ме-ханическую энергию по отдельным рабочим машинам, называется трансмис-сионным. В отдельных случаях валы изготовляют как одно целое с цилин-дрической или конической шестерней (вал-шестерня) или с червяком (вал-червяк).

Вращающиеся оси, как и валы, устанавливаются в подшипниках. При-мером вращающихся осей могут служить оси железнодорожного подвижного состава, примером невращающихся – оси передних колес автомобиля.

 

Вращающиеся оси даже при неизменной внешней нагрузке работают в тяжелых условиях циклически изменяющегося напряженного состояния, но они удобны в эксплуатации, так как допускают применение нормальных (вы-носных) подшипников.

 

Неподвижные оси обычно работают в более благоприятных условиях при постоянных или мало изменяющихся напряжениях, но для них требуют-ся более сложные и менее удобные в эксплуатации подшипники, встроенные в насаживаемые на оси детали.

 

Нагрузки, воспринимаемые осями и валами, передаются на корпус или станины машины через опорные устройства – подшипники. Опорные части вала или оси называются цапфами. Они подразделяются на шипы, шейки и пяты (рис. 10.2).

 

	цапфа		буртик
	(опора)
шип	шпоноч-	заплечик
фаска	ный паз
		шей-	пя-
		ка	та
	подшипник		подпятник

 

 

центровое

 

отверстие

 

канавка для выхода шли-

 

галтель

 

поднутрение

 

(галтель)

 

фовального

 

круга

 

Рис. 10.2. Элементы вала

 

Шипом называется цапфа, расположенная на конце вала или оси и пе-редающая преимущественно радиальную нагрузку.

Шейкой называется цапфа, расположенная в средней части вала или оси. Пятой называют цапфу, передающую осевую нагрузку. По форме цапфы могут быть цилиндрическими, коническими, шаровыми и плоскими (пяты). Шипы и шейки вала опираются на подшипники, опорной частью для пяты является подпятник. Кольцевое утолщение вала, составляющее с ним одно

целое, называется буртиком. Переходная поверхность от одного сечения к другому, служащая для упора насаживаемых на вал деталей, называется за-плечиком.

 

Для уменьшения концентрации напряжений и повышения прочности переходы в местах изменения диаметра вала или оси делают плавными. Кри-волинейную поверхность плавного перехода от меньшего сечения к больше-му называют галтелью. Галтели бывают постоянной и переменной кривизны. Галтель вала, углубленную за плоскую часть заплечика, называют поднутре-нием.

Переходные участки валов между соседними ступенями разных диа-метров нередко выполняют с полукруглой канавкой для выхода шлифоваль-ного круга. Торцы осей и валов и их ступеней выполняют с конусными фас-ками. Шпоночные канавки по длине вала следует располагать по одной ли-нии. Это упрощает фрезерование канавок и технологию сборки узла.