Общие сведения и основы конструирования

Вращающиеся детали машин и аппаратов (зубчатые колеса, шкивы, мешалки) устанавливают на валах или осях. Валы предназначены для поддержания вращающихся деталей и передачи вращающего момента вдоль оси. В процессе эксплуатации валы находятся в условиях сложной деформации – подвергаются одновременному действию кручения, изгиба и растяжения (сжатия).

Оси – это элементы конструкции, которые предназначены для поддержания неподвижно или свободно насаженных деталей. Они не передают крутящего момента и поэтому испытывают только деформации изгиба и растяжения (сжатия). Таким образом, оси можно рассматривать как частный случай валов, не подверженных кручению.

Валы разделяют на прямолинейные (рис.3.2.1 а, б), и коленчатые (рис.3.2.1 в). Последние предназначены для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное или наоборот.

Особую разновидность составляют гибкие валы, способные изменять форму геометрической оси и предназначенные для передачи небольшого крутящего момента.

По назначению валы подразделяются на коренные – несущие рабочие органы (зажимной патрон станка, мешалку, ротор) и валы передач, несущие детали передач (зубчатые колеса, шкивы, звездочки).

Наиболее распространенные прямолинейные валы могут быть постоянного диаметра (рис.3.2.1 а), а также ступенчатые (фасонные), имеющие на разных участках разные диаметры, конические или криволинейные переходы (галтели), буртики (рис.3.2.1. б).

Изготовление валов переменного диаметра является более сложным, но они обладают рядом достоинств – удобны при сборке, уступы валов могут воспринимать большие осевые нагрузки. Эпюры изгибающих моментов, как правило, не постоянны вдоль оси вала, так как крутящий момент часто передается не по всей длине вала. Поэтому изменение размеров сечений позволяет приблизить форму вала к выгодной форме тела равного сопротивления.

По виду поперечного сечения валы могут быть сплошными или полыми. Изготовление полых валов позволяет существенно снижать их вес, поэтому они применяются при повышенных требованиях к массе и при необходимости размещения внутри валов других деталей. Валы устанавливаются и вращаются в подшипниках. Опорные участки валов называются цапфами.

Диаметры цапф под подшипники качения выбирают из стандартного ряда внутренних диаметров подшипников качения, диаметры посадочных поверхностей (под ступицы мешалок, зубчатых колес, шкивов) – из стандартного ряда посадочных диаметров. Цапфы валов под подшипники скольжения выполняются цилиндрическими, коническими и сферическими (рис.3.2.2). Наиболее часто используются цилиндрические цапфы.

Осевые силы на вал от насаженных на него деталей передаются следующими способами. При передаче большой нагрузки используют упор детали в уступ на валу, а также посадкой детали с натягом. Если передаются силы средней величины, то используют гайки, штифты. При передаче небольших нагрузок применяют стопорные винты, пружинные кольца.

Основными материалами для изготовления валов служат углеродистые и легированные стали.

Дата добавления: 2015-08-18