Общие сведения о валах, осях и опорах

Элементы приборных устройств. Валы и опоры

Лекция № 6

Прессовые посадки

Применяют для всех неразъемных соединений, если производство располагает соответствующей технологической оснасткой.

Легкопрессовые (H/p);

Среднепрессовые (H/r; H/s; H/t);

Прессовые тяжелые (H/u; H/x; H/z);

Например: H7/r6; H7/s7; H8/s7; H8/u8. Эти посадки используются при запрессовке в коротких посадочных местах.

H7/u7; H7/t7 – используются для гарантирования передачи заданной нагрузки.

H7/р6 – позволяет производить «сборку-разборку».

Валы и оси приборных устройств (ПУ) служат для установки на них вращающихся или качающихся деталей. Валы и оси различаются по условиям работы.

Оси могут быть подвижные и неподвижные. Оси не передают полезной нагрузки крутящего момента М _кр, нагружены изгибающим моментом М _изг и продольными силами F.

Валы передают полезный крутящий момент М _кр, нагружены изгибающими моментами М _изг и силами F. Различают валы прямые, коленчатые и гибкие. Коленчатые валы применяют для преобразования поступательного движения во вращательное (например, обычных валов и кривошипов). Гибкие валы состоят из нескольких плотно навитых слоев стальной проволоки; применяют при дистанционном управлении приборами.

Прямые валы и оси изготавливают в сечении сплошными или полыми. Наибольшее распространение получили прямые сплошные валы: гладкие или ступенчатые.

Силы и моменты, возникающие при работе передач, можно представить в виде проекций геометрического трехгранника XYZ. В большинстве случаев, нагрузка по длине вала распределяется неравномерно, а крутящие моменты передаются не по всей длине вала.

Неравномерность распределения нагрузки по длине вала, а также соображения связанные с равнопрочностью конструкции требуют применения ступенчатых валов.

Для обеспечения равной прочности сечений профиль ступенчатых валов приближен к виду кубической параболы. При установке на вал неразъемных деталей с различными внутренними соединениями ступени вала выполняют так, чтобы детали проходили до посадочных мест свободно. Участки вала или оси, являющиеся посадочными местами для подшипников, называются цапфами.

Кинематическая пара цапфа - подшипник называется опорой. Эпюры изгибающих моментов равны нулю в точках установки опор на концах валов.

Подшипниками называются устройства, на которые опираются валы или оси. Подшипники устанавливаются в корпусах или других несущих элементах конструкции. Подшипники делятся на подшипники качения и скольжения.

При горизонтальном расположении валов (или осей) опоры (подшипники и цапфы) воспринимают главным образом радиальную нагрузку. Обычный способ обработки посадочного места под подшипник в любом случае при выходе инструмента на размер большего диаметра приводит к появлению радиуса скругления. Такой переход от меньшего диаметра вала к большему называют - галтель. Радиусы скругления галтелей должны быть меньше радиуса скруглений или размеров фаски, насаживаемой на вал детали.

Для обеспечения определенности положения подшипника на цапфе при изготовлении вала выполняются проточные канавки. В тоже время, проточные канавки являются причиной возникновения концентрации напряжений на этих участках, поэтому применять такой способ обработки вала целесообразно на концевых участках валов (или осей), где изгибающие моменты малы. При вертикальном расположении валов (или осей) посадочные места под подшипник называют пятами (этом случае опоры воспринимают преимущественно осевую нагрузку). По форме пяты делят на: сплошные, кольцевые и сферические.

Диаметры цапф и внутренних колец подшипников качения выбираются по таблице. При этом для обеспечения точной посадки подшипника на вал диаметр d цапфы назначают на 2 мм меньше диаметра d вала. В этом случае внутреннее кольцо подшипника качения упирается в заплечик вала. Валы и оси механизмов приборов выполняют из конструкционных сталей (например, сталь 20, 30, 40, 50)

или легированных сталей (например, сталь 40Х, 45Х).