Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Классификация валов и осей, сферы их применения». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.
Вал – востребованный элемент различных устройств. Данные детали передают крутящий момент вдоль своей оси, а также поддерживают вращающиеся узлы приспособлений. В большинстве случаев валы работают в паре с движущимися деталями – зубчатыми колесами, звездочками, шкивами и т. д.
Зубчатые колеса, шкивы, звездочки и другие вращающиеся детали машин устанавливают на валах или осях.
Вал предназначен для передачи вращающего момента вдоль своей оси, для поддержания расположенных на нем деталей и восприятия действующих на них сил. При работе вал испытывает изгиб и кручение, а в некоторых случаях — дополнительно растяжение или сжатие.
Ось только поддерживает установленные на ней детали и воспринимает действующие на них силы. В отличие от вала ось не передает вращающего момента и, следовательно, не испытывает кручения. Оси могут быть неподвижными или могут вращаться вместе с насаженными на них деталями.
По форме геометрической оси валы делят на прямые (рис.2) и непрямые — коленчатые и эксцентриковые. Непрямые валы относят к специальным деталям.
Материалы для коленчатого вала
Для изготовления коленчатых валов применяются стали 45, 45А, 40Х, 20Г2 и 50Г. В дизелях, работающих с давлением наддува рк ^ 0,15 Мн/м2 (1,5 кГ/см2), для коленчатых валов используют высоколегированные стали 18ХНМА, 18ХНВА и 40ХНМА с повышенными пределами текучести и прочности.
Обычно коленчатые валы изготовляют ковкой. В последнее время стали применять литые коленчатые валы из высокопрочного чугуна, модифицированного магнием, перлитного ковкого чугуна, легированного никельмолибдено-вого чугуна.
Наибольшее применение для литых коленчатых валов получил высокопрочный ВЧ 50-1,5 (НВ 187—255) и перлитовый чугун.
Литые коленчатые валы имеют следующие преимущества по сравнению с коваными: меньший расходметалла,сокращениечисла операцийпримеханическойобработке,возможность придания оптимальных форм в отношении распределения металла и повышения усталостной прочности.
Литые коленчатые валы из чугуна обладают лучшей способностью гашения крутильных колебаний.
Литые чугунные валы обладают меньшей прочностью (особенно на изгиб), чем штампованные стальные валы. Поэтому у чугунных валов увеличивают диаметры шатунных и коренных шеек, толщину щек и радиусы галтелей. Чугунные коленчатые валы изготовляют полноопорными. Шейки чугунных валов имеют высокую износостойкость, что позволяет применять подшипники из свинцовистой бронзы.
Масса обработанного литого коленчатого вала на 10—15% меньше массы кованого.
После ковки коленчатые валы отжигают или нормализуют для снятия внутренних напряжений и понижения твердости до НВ 163—269,чтобы облегчитьмеханическую обработку.После механической обработки коленчатые валы перед шлифованием подвергают вторичной термической обработке (закалка и отпуск), что значительно улучшает их механические свойства и повышает поверхностную твердость шеек. Обычно вторичная термическая обработка производится с нагревом т. в. ч. (токами высокой частоты).
Глубина закаленного слоя должна быть не менее 3—4 м.и, чтобы после перешлифования шеек коленчатого вала под ремонтные размеры толщина закаленного слоя была не менее 1 мм. Твердость шеек коленчатого вала из стали 50Г HRC52—62, а из стали 45Г2 — HRC48—50.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВАЛОВ И ОСЕЙ
Крепление полумуфты осуществляется при помощи болтов. Однако, подобный способ соединения не рекомендуется в случае, если оказываемая нагрузка существенная.
Третий этап выполняется с использованием токарного оборудования, где заготовка подвергается механической обработке и обретает свою геометрию и размер. При этом, изменению подвергаются все поверхности заготовки.
Материалы валов и осей должны быть прочными, легко обрабатываться и иметь высокий модуль упругости. Прямые валы и оси изготовлены в основном из углеродистых и легированных сталей. Для валов и осей без термообработки применяют стали СТ – 5, СТ – 6, для валов с термообработкой применяют стали СТ – 45, СТ – 40Х. Первый этап обычно выполняются в конструкторском бюро. По окончанию работы оформляется проектная документация, содержащая расчеты и обработанные данные, в строгом соответствии с которыми будет осуществляться производство данного типа детали.
Гибкий вал работает в броне (ленточной БЛ, ленточной с внутренней спиралью БЛС). Броня воспринимает усилие, действующее на вал, удерживает смазку, предохраняет от загрязнения и повреждения вал, защищает обслуживающий персонал от захвата валом.
Популярно о допусках и посадках в машиностроении
До великой промышленной революции 18 века каждый механизм изготавливался одним мастером – от начала и до конца. Самыми сложными механизмами в то время были часы, навигационные приборы и замки. Каждая деталь подгонялась к другой индивидуально, и в двух часах, вышедших с одной мануфактуры не было двух одинаковых деталей. При ремонте невозможно было вынуть износившуюся деталь и заменить ее новой, так как они не подходили друг к другу. Развитие промышленности и переход от мануфактур к фабрикам привнесло такие понятия, как разделение труда и серийное производство. Появилась необходимость стандартизации, которая позволяла бы изготавливать одинаковые (в определенных пределах) детали в рамках одной фабрики, а еще лучше — в рамках целой отрасли. Стандартные детали, выпускаемые одной фабрикой, можно было бы использовать на многих предприятиях, а при ремонте можно было бы просто выбросить износившуюся деталь и заменить ее новой.
Для этого было необходимо создать систему стандартов, которые позволили бы организовать производство деталей с четко определенными требованиями, сначала для каждой фабрики, а затем – для отрасли или всей промышленности в целом. Так появилась инженерная дисциплина, которая называется «основы взаимозаменяемости». Именно там родились такие термины, как допуски, посадки, расчет размерных цепей и многое другое.
В процессе обучения многих не раз путало и пугало понятие допусков и посадок. Попробуем разобраться с этим и понять, для чего они предназначены. Ведь без использования этих понятий невозможно правильное и точное соединение деталей в машиностроении и металлообработке.
Вся система допусков и посадок нацелена на стандартизацию деталей и обеспечение взаимозаменяемости их при сборке или ремонте механизмов и машин различной степени сложности. Для решения этой проблемы все серийно выпускаемые изделия должны быть выполнены с определенной точностью механической обработки. Точность производства деталей определяет система допусков и посадок, разработанных специалистами по стандартизации. Эти параметры всегда присутствуют в чертежах и технических заданиях на обработку. Задача этой статьи – научить правильно читать и понимать чертежи, а не только видеть номинальные габариты детали.
Описание основных определений и терминов
В основе построения системы посадок лежит понятие о системе отверстия (все посадки образуются соединением валов различного размера с основным отверстием) и системе вала (все посадки образуются соединением отверстий различного размера с основным валом).
Различают посадки, допуски размеров и посадок.
Допуском называют регламентированную область отклонений от номинального размера детали. При отображении на чертеже эта область составляет промежуток между линиями или числами, которые соответствуют верхнему и нижнему пределам отклонения от номинала.
Область допуска описывает не только величину допуска, но и размещение его относительно номинального размера детали или поверхности. Размещение области может быть относительно нулевой линии:
• симметричным и асимметричным;
• выше или ниже его;
• со смещением в одну из сторон.
В инженерной графике принято указывать предельные отклонения в миллиметрах над размерной линией после обозначения номинала с учетом их знаков.
Посадка – параметр, который характеризует соединение деталей. Он определяется величиной получающихся при соединении зазоров или натягов. Все посадки делятся на три основных типа:
• с зазором;
• с натягом;
• переходные.
Допуском посадки считается разность между наибольшим и наименьшим зазором, которые составляют соединение.
Вследствие неизбежного возникновения области рассеяния размеров сопрягаемых деталей от наибольшего до наименьшего значения, возникает рассеяние зазоров и натягов.
Крайние значения зазоров и натягов рассчитываются по формулам. Точность посадки считается более высокой, если колебание зазоров или натягов минимально.
Допуски и посадки нормированы государственными стандартами:
1. ЕСДП — “Единая система допусков и посадок”.
2. ОНВ — “Основные нормы взаимозаменяемости”.
Первая система применяется при составлении допусков и посадок размеров гладких элементов деталей. Также, она работает для посадок, образуемых соединениями этих деталей.
ОНВ регламентирует минимальные и максимальные отклонения и зазоры в резьбовых и конических, шпоночных и шлицевых соединениях. Требования основных норм взаимозаменяемости учитываются при расчетах зубчатых передач.
Подробно рассмотрев те вопросы, которые были поставлены выше, можно заключить:
- Вал отличается от оси своей функциональностью и геометрией.
- Вал состоит из 3-х участков (цапфы, шейки, шипа).
- Существуют различные типы классификации валов по назначению и формам.
- Материалом для детали выступают легированные стали различных марок, реже высокопрочные чугуны с шарообразными вкраплениями углерода.
- Изготовление вала включает в себя несколько этапов и требует специальных знаний и значительных затрат энергоресурсов.
- Для увеличения времени эксплуатации валов на этапе производства их поверхность покрывают специальными материалами.
- Вал широко применяется во многих механизмах в различных областях деятельности человека.
Определение, конструктивные особенности
Вал — деталь механизма, выполненная из металла, имеющая сечение определенной формы и передающая крутящий момент на другие элементы, вызывая их вращение.
Ось, отличается от вала тем, что служит только для их опоры. Если оси подразделяются на подвижные и статические, то валы всегда вращающиеся. Геометрическая форма оси, может быть только прямой.
Вал составляют следующие участки:
Кольцевое утолщение называется буртиком. Промежуточная часть между разными диаметрами для фиксации одеваемых деталей носит название – заплечик.
Участок где происходит изменение диаметра вала называется галтелью. С Целью увеличения прочности кривизна галтели меняется плавно. Различают 2 вида кривизны: постоянная и переменная. Увеличение значения кривизны галтели и изготовление специальных отверстий повышает надежность вала на одну десятую часть.
В зависимости от распределения величины нагрузок, отражённого в специальных графиках (эпюрах) определяют длину и форму вала. Также этот параметр зависит от условий сборки и метода изготовления.
Размеры посадочных мест для крутящихся элементов расположенных на концах валов жестко стандартизированы по ГОСТам.
Основное отличие оси от вала состоит в том, что ось не осуществляет передачу крутящего момента на другие детали. На нее оказывают воздействие только поперечные нагрузки, и она не испытывают сил кручения.
Вал, в отличие от оси, передает полезный крутящий момент деталям, которые на нем закреплены. Кроме того, оси бывают как вращающимися, так и неподвижными. Вал же вращается всегда. Большинство валов можно разделить по геометрической форме оси на прямые, кривошипные (эксцентриковые) и гибкие. Также бывают валы коленчатые или непрямые, которые служат для преобразования возвратно-поступательных движений во вращательные. Оси же по своей геометрической форме бывают только прямыми.
Материалы осей и валов.
Оси и валы изготовляют из углеродистых и легированных конструкционных сталей, так как они обладают высокой прочностью, способностью к поверхностному и объемному упрочнению, легкостью получения прокаткой цилиндрических заготовок и хорошей обрабатываемостью на станках. Для осей и валов без термообработки используют углеродистые стали Ст3, Ст4, Ст5, 25, 30, 35, 40 и 45. Оси и валы, к которым предъявляют повышенные требования к несущей способности и долговечности шлицев и цапф, выполняют из среднеуглеродистых или легированных сталей с улучшением 35, 40, 40Х, 40НХ и др. Для повышения износостойкости цапф валов, вращающихся в подшипниках скольжения, валы делают из сталей 20, 20Х, 12ХНЗА и других с последующей цементацией и закалкой цапф. Ответственные тяжелонагруженные валы изготовляют из легированных сталей 40ХН, 40ХНМА, 30ХГТ и др. Тяжелонагруженные валы сложной формы, например, коленчатые валы двигателей, делают также из модифицированного или высокопрочного чугуна.
Виды валов и осей машины
Виды валов
Оси — поддерживают вращающиеся части машин. Они могут быть вращающимися и неподвижными.
Валы — не только поддерживают, но и передают вращение.
Бывают: прямые, кривошипные и коленчатые.
Валы рассчитывают на одновременное действие крутящего и изгибающего моментов.
Оси рассчитывают только на изгиб.
м. (немецк. Wall, Welle? валять (валить)? Рейфа производит от ваять, ошибочно) земляная насыпь грядой или гребнем, для укрепления и защиты места от неприятеля, раскаты, или от воды, или замест ограды, насыпь; обычно вдоль вала, снаружи, бывает ров, из которого и взята земля для него. В валу отличают: подошву, гребень и внутреннюю и наружную крутости, обочины, иногда одетые дерном или камнем. / Большая волна, вода поднявшаяся от бури стеной, грядой, гребнем. Девятый вал, по поверью, роковой, огромнее прочих. Вали вал, коли Бог дал. / Пенз. тамб. куча сена, скатанная граблями из одного ряда или пласта скошенной травы; скошенное сено ложится пластами, пласты скатываются в валы, валы складываются в копны, а копны свозятся волоком в стог. / Пенз. вологодск. желвак от ушиба, или толстый рубец на теле, от раны. / Цилиндр, округлое бревно или чугунная, железная вещь такого же облого вида, которая обращается на оси своей и составляет часть устройства мельниц и многих других машин. Вал бывает стоячий (стояк) и лежачий, сидячий (лежень); иногда первый образует привод силы, и тогда действует кулаками или надетым на него, колесом, а иногда, составляя цель машины, сам вращается приводом. / Вор. толстая пряжа из охлопков, на сети и рядна. / Новг. пск. неправильно, вм. вол, кладеный бык. Если вол от валять (холостить), то вол будет правильнее. Валить валом, бросать, сваливать вещь плашмя, как сама падает; / набегать или налетать во множестве, появляться толпами, стаями. К одному счастье валом валит, от другого валом отваливает. См. валить. Валом, валом нареч. оптом, гуртом, тулаем, все сплошь, сподряд, без разбора и исключения. Валик, валец, валек и валок, умалит. слово вал: валик, небольшой вал, каток, скалка, цилиндр; / выпуклый, округлый рубчик, высекаемый из камня на столбах, подножьях и пр. в виде украшения; / такой же округлый изразец; / валик или валец, в книгопечатне, валек, каток, которым накатывают чернила или краску на набор. / Вальки неводные, кляпы, клячи, распорные шесты по концам крыльев; передний,нижний валек, у берегового, пятного крыла; задний, верхний, у ходового крыла, ближе к берегу. / Валок, на Чудском озере, мешечная сеть на угрей. / Валек, по двоякому производству, от валять, бить, и от вал, валик, употребляют в двояком значении; вообще, округлый, облый и долгий брусок, из дерева или иного вещества, округленная палка, какую в некоторых случаях называют скалкой, употребляемой для катанья белья и для сканья теста; в таком случае вальком называют другую принадлежность для катанья белья: плоскую плашку, с поперечными зарубками и рукоятью, которою катают скалку; валек пральный, портомойный, такая же плашка, но без зарубок, она же валька пск. лапта тул. или пральник, коим прут и колотят (валяют) белье на речке. Девка платье моет, так вальком колотит, без труда ничего не сделаешь. Вши воду видели, а валек люди слышали, говорят об очевидной улике. / Валек, у конной упряжи, вор. барок, ниж. дронтик, перм. ваган, облый брусок, на концы которого надеваются постромки; употребляют в упряжи, для пристяжных. / Валек, толстая часть весла, которая оканчивается пальцем, ручкой; здесь валек служит для перевеса, при подъеме весла из воды. / Железный болт, продеваемый сквозь проушину каронады, вместо вертлюгов; / продолговатая, округлая подушка на диване, постели; / род кишки или мешка с песком, который, от сырости, кладется на окна и пр. / Валок, говорят иногда вместо вал, например, плющильный валок; так называют и ось ручного ворота. / Арх. нарост, кап, блока, свиль, наплавь на дереве. / Астрах. вал, скат или катище сена: пласт (ряд, гряда) скошенной травы скатывается в валок. Катать или курлать валки. / Вологодск. ниж. валки мн. кулига, огнище, починок, чищоба, подсека. Валки жечь, рубить, валять лес и сжигать его, для расчистки под пашню. Валечный, относящийся до валька, во всех значениях. Вальковый, на валек похожий, облый, округлый, в виде вала, скалки. / Новорос. о строениях, битый, глино-соломенный, глиняный, земляной, турлучный.
Далее мы рассмотрим классификацию карданных передач, которые можно классифицировать по нескольким признакам:
- Тип;
- Назначение;
- Наличие компенсирующего устройства (подвижной шлицевой муфту, удлиняющей кардан при определенных условиях);
По назначению этот элемент можно классифицировать на два разряда:
- Основной – применяется как опора приводов ведущих колёс (то есть передает крутящий момент на ведущую ось);
- Вспомогательный – применяется для вспомогательных механизмов, таких как лебедки, насосы или подъемники;
Тип кардана определяется по его конструкции и расположению:
- Закрытый тип – когда кардан установлен внутри одно из элементов автомобиля;
- Открытый тип – когда он установлен вне зависимости от других элементов;
Валы и оси машин » Детская энциклопедия (первое издание)
В любой машине, почти в каждом приборе есть вращающиеся детали: колеса, шкивы, штурвалы, рычаги. Чтобы они могли вращаться, их укрепляют на другие, на первый взгляд очень простые, детали — оси или валы. В чем разница между валом и осью?
Вспомните тяжелый железнодорожный вагон. Он поставлен на 2 ходовые тележки; 8 пар колес этих тележек свободно катятся по стальным рельсам. Толстые, прочные оси, на которых закреплены колеса, служат им только опорой и не передают от одного колеса к другому никаких усилий. Ось может вращаться вместе с колесами, как у вагона, а может быть закреплена неподвижно, как у велосипеда. Она, как правило, имеет опоры с обоих концов. Если же ось закреплена только с одного конца, а на другом установлено колесо, то ее называют полуосью. На таких полуосях установлены передние колеса автомобиля. Это позволяет автомобилю делать крутые повороты.
В отличие от оси вал не только поддерживает вращающиеся детали, а, самое главное, передает вращающие усилия от одной части механизма к другой. Например, все двигатели имеют не оси, а валы, которые соединяются с другими деталями машины и передают им движение. Такие валы называют коренными. Иногда вал соединяет двигатель непосредственно с рабочим органом машины. Так, у судна есть вал, на конце которого установлен гребной винт. На валу поршневого авиационного двигателя установлен воздушный винт.
Есть валы, преобразующие один вид движения в другой. Например, коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания преобразует поступательное движение поршней во вращательное движение колес самоходной машины (через систему передач), а кулачковый вал, наоборот, преобразует вращательное движение в поступательное движение толкателей.
Передаточные валы передают вращение от одной части машины к другой или от одного двигателя к нескольким станкам и т. д. Они могут быть выполнены из сплошного металла или трубы. А иногда в качестве вала используется гибкий металлический трос, как, например, в бормашине.
Все вращающиеся оси и валы устанавливаются в неподвижных частях механизмов при помощи специальных опор — подшипников. В автомобиле можно встретить почти все виды осей и валов, о которых здесь упоминается.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Вакуумная техника
.
Бизнес: • Банки • Богатство и благосостояние • Коррупция • (Преступность) • Маркетинг • Менеджмент • Инвестиции • Ценные бумаги: • Управление • Открытые акционерные общества • Проекты • Документы • Ценные бумаги — контроль • Ценные бумаги — оценки • Облигации • Долги • Валюта • Недвижимость • (Аренда) • Профессии • Работа • Торговля • Услуги • Финансы • Страхование • Бюджет • Финансовые услуги • Кредиты • Компании • Государственные предприятия • Экономика • Макроэкономика • Микроэкономика • Налоги • Аудит
Промышленность: • Металлургия • Нефть • Сельское хозяйство • Энергетика
Строительство • Архитектура • Интерьер • Полы и перекрытия • Процесс строительства • Строительные материалы • Теплоизоляция • Экстерьер • Организация и управление производством
Основное отличие оси от вала состоит в том, что ось не осуществляет передачу крутящего момента на другие детали. На нее оказывают воздействие только поперечные нагрузки, и она не испытывают сил кручения.
Вал, в отличие от оси, передает полезный крутящий момент деталям, которые на нем закреплены. Кроме того, оси бывают как вращающимися, так и неподвижными. Вал же вращается всегда. Большинство валов можно разделить по геометрической форме оси на прямые, кривошипные (эксцентриковые) и гибкие. Также бывают валы коленчатые или непрямые, которые служат для преобразования возвратно-поступательных движений во вращательные. Оси же по своей геометрической форме бывают только прямыми.
Материалы осей и валов.
Оси и валы изготовляют из углеродистых и легированных конструкционных сталей, так как они обладают высокой прочностью, способностью к поверхностному и объемному упрочнению, легкостью получения прокаткой цилиндрических заготовок и хорошей обрабатываемостью на станках. Для осей и валов без термообработки используют углеродистые стали Ст3, Ст4, Ст5, 25, 30, 35, 40 и 45. Оси и валы, к которым предъявляют повышенные требования к несущей способности и долговечности шлицев и цапф, выполняют из среднеуглеродистых или легированных сталей с улучшением 35, 40, 40Х, 40НХ и др. Для повышения износостойкости цапф валов, вращающихся в подшипниках скольжения, валы делают из сталей 20, 20Х, 12ХНЗА и других с последующей цементацией и закалкой цапф. Ответственные тяжелонагруженные валы изготовляют из легированных сталей 40ХН, 40ХНМА, 30ХГТ и др. Тяжелонагруженные валы сложной формы, например, коленчатые валы двигателей, делают также из модифицированного или высокопрочного чугуна.
Ранее речь шла о передачах, как едином целом механизме, а также рассматривались элементы, непосредственно участвующие в передаче движения от одного звена механизма к другому. В данной теме будут представлены элементы, предназначенные для крепления частей механизма, непосредственно участвующих в передаче движения (шкивы, звёздочки, зубчатые и червячные колёса и т.п.). В конечном итоге, качество механизма, его КПД, работоспособность и долговечность в значительной мере зависят и от тех деталей, о которых будет идти речь в дальнейшем. Первыми из таких элементов механизма рассмотрим валы и оси.
Вал (рис. 17) – деталь машины или механизма предназначенная для передачи вращающего или крутящего момента вдоль своей осевой линии. Большинство валов – это вращающиеся (подвижные) детали механизмов, на них обычно закрепляются детали, непосредственно участвующие в передаче вращающего момента (зубчатые колёса, шкивы, звёздочки цепных передач и т.п.).
Ось (рис. 18) – деталь машины или механизма, предназначенная для поддержания вращающихся частей и не участвующая в передаче вращающего или крутящего момента. Ось может быть подвижной (вращающейся, рис. 18, а) или неподвижной (рис. 18, б).
Классификация валов и осей:
1. По форме продольной геометрической оси:
1.1.прямые (продольная геометрическая ось – прямая линия), например, валы редукторов, валы коробок передач гусеничных и колёсных машин;
1.2. коленчатые (продольная геометрическая ось разделена на несколько отрезков, параллельных между собой смещённых друг относительно друга в радиальном направлении), например, коленвал двигателя внутреннего сгорания;
1.3. гибкие (продольная геометрическая ось является линией переменной кривизны, которая может меняться в процессе работы механизма или при монтажно-демонтажных мероприятиях), часто используются в приводе спидометра автомобилей.
2. По функциональному назначению:
2.1. валы передач , они несут на себе элементы, передающие вращающий момент (зубчатые или червячные колёса, шкивы, звёздочки, муфты и т.п.) и в большинстве своём снабжены концевыми частями, выступающими за габариты корпуса механизма;
2.2. трансмиссионные валы предназначены, как правило, для распределения мощности одного источника к нескольким потребителям;
2.3. коренные валы — валы, несущие на себе рабочие органы исполнительных механизмов (коренные валы станков, несущие на себе обрабатываемую деталь или инструмент называют шпинделями ).
3. Прямые валы по форме исполнения и наружной поверхности:
3.1. гладкие валы имеют одинаковый диаметр по всей длине;
3.2. ступенчатые валы отличаются наличием участков отличающихся друг от друга диаметрами;
3.3. полые валы снабжены сквозным или глухим отверстием, соосным наружной поверхности вала и простирающимся на большую часть длины вала;
3.4. шлицевые валы по внешней цилиндрической поверхности имеют продольные выступы – шлицы, равномерно расположенные по окружности и предназначенные для передачи моментной нагрузки от или к деталям, непосредственно участвующим в передаче вращающего момента;
3.5. валы, совмещённые с элементами, непосредственно участвующими в передаче вращающего момента (вал-шестерня, вал-червяк).
Конструктивные элементы валов представлены на рис. 19.
Опорные части валов и осей, через которые действующие на них нагрузки передаются корпусным деталям, называются цапфами . Цапфу, расположенную в средней части вала, обычно называют шейкой . Концевую цапфу вала, передающую корпусным деталям только радиальную нагрузку или радиальную и осевую одновременно, называют шипом , а концевую цапфу, передающую только осевую нагрузку, называют пятой . С цапфами вала взаимодействуют элементы корпусных деталей, обеспечивающие возможность вращения вала, удерживающие его в необходимом для нормальной работы положении и воспринимающие нагрузку со стороны вала. Соответственно элементы, воспринимающие радиальную нагрузку (а часто вместе с радиальной и осевую) называют подшипниками , а элементы, предназначенные для восприятия только осевой нагрузки – подпятниками .
Кольцевое утолщение вала малой протяжённости, составляющее с ним одно целое и предназначенное для ограничения осевого перемещения самого вала или насаженных на него деталей, называют буртиком .
Переходная поверхность от меньшего диаметра вала к большему, служащая для опирания насаженных на вал деталей, называется заплечиком .
Переходная поверхность от цилиндрической части вала к заплечику, выполненная без удаления материала с цилиндрической и торцевой поверхности (рис. 20. б, в), называется галтелью . Галтель предназначается для снижения концентрации напряжений в переходной зоне, что в свою очередь ведёт к увеличению усталостной прочности вала. Чаще всего галтель выполняют в форме радиусной поверхности (рис. 20. б), однако в отдельных случаях галтель может быть выполнена в форме поверхности переменной двойной кривизны (рис. 20. в). Последняя форма галтели обеспечивает максимальное уменьшение концентрации напряжений, однако требует выполнения специальной фаски в отверстии насаживаемой детали.
Углубление малой протяжённости на цилиндрической поверхности вала, выполненное по радиусу к оси вала, называют канавкой (рис. 20, а, г, е). Канавка, также как и галтель, очень часто используется для оформления перехода от цилиндрической поверхности вала к торцевой поверхности его заплечика. Наличие канавки в этом случае обеспечивает благоприятные условия для формирования цилиндрических посадочных поверхностей, так как канавка является пространством для выхода инструмента, формирующего цилиндрическую поверхность при механической обработке (резец, шлифовальный круг). Однако канавка не исключает возможности образования ступеньки на торцевой поверхности заплечика.
Углубление малой протяжённости на торцевой поверхности заплечика вала, выполненное вдоль оси вала, называют поднутрением (рис. 20, д). Поднутрение обеспечивает благоприятные условия для формирования торцевой опорной поверхности заплечика, так как является пространством для выхода инструмента, формирующего эту поверхность при механической обработке (резец, шлифовальный круг), но не исключает возможности образования ступеньки на цилиндрической поверхности вала при её окончательной обработке.
Обе указанные проблемы решает введение в конструкцию вала наклонной канавки (рис. 20, е), которая совмещает достоинства, как цилиндрической канавки, так и поднутрения.
Подробно рассмотрев те вопросы, которые были поставлены выше, можно заключить:
- Вал отличается от оси своей функциональностью и геометрией.
- Вал состоит из 3-х участков (цапфы, шейки, шипа).
- Существуют различные типы классификации валов по назначению и формам.
- Материалом для детали выступают легированные стали различных марок, реже с шарообразными вкраплениями углерода.
- Изготовление вала включает в себя несколько этапов и требует специальных знаний и значительных затрат энергоресурсов.
- Для увеличения времени эксплуатации валов на этапе производства их поверхность покрывают специальными материалами.
- Вал широко применяется во многих механизмах в различных областях деятельности человека.