Вали і осі загальні відомості
Кафедра технології та автоматизації виробництва
Зубчасті колеса, шківи, зірочки та інші деталі, що обертаються машин встановлюють на валах або осях.
Вал призначений для підтримки сидячих на ньому деталей і для передачі крутного моменту. При роботі вал відчуває вигин і кручення, а в окремих випадках додатково розтягування і стиснення.
Ось - деталь, призначена тільки для підтримки сидячих на ній деталей. На відміну від вала, вісь залишають поза передачею крутного моменту і, отже, не відчуває крутіння. Осі можуть бути нерухомими або обертатися разом з насадженими на них деталями.
Різновид валів і осей
За геометричною формою вали поділяються на прямі (рисунок 1), колінчаті і гнучкі.
1 - Шип; 2 - шийка; 3 - підшипник
Малюнок 1 - Прямий ступінчастий вал
Колінчаті і гнучкі вали відносяться до спеціальних деталей і в цьому курсі не розглядаються. Осі, як правило, виготовляють прямими. По конструкції прямі вали і осі мало відрізняються один від одного.
По довжині прямі вали і осі можуть бути гладкими або ступінчастими. Освіта ступенів пов'язано з різною напруженістю окремих перетинів, а також умовами виготовлення і зручності складання.
За типом перетину вали і осі бувають суцільні і порожнисті. Порожнисте перетин застосовується для зменшення маси або для розміщення всередині іншої деталі.
Елементи конструкції валів і осей
1 Цапфи. Ділянки вала або осі, що лежать в опорах, називаються цапфами. Вони підрозділяються на шипи, шийки і п'яти.
Шипом називається цапфа, розташована на кінці вала або осі і передає переважно радіальне навантаження (рис. 1).
Малюнок 2 - П'яти
Шийкою називається цапфа, розташована в середній частині вала або осі. Опорами для шийок служать підшипники.
Шипи і шийки за формою можуть бути циліндричними, конічними і сферичними. У більшості випадків застосовуються циліндричні цапфи (рис. 1).
П'ятої називається цапфа, передає осьову навантаження (рисунок 2). Опорами для п'ят служать підп'ятники. П'яти за формою можуть бути суцільними (рисунок 2, а), кільцевими (рисунок 2, б) і гребінчастим (рисунок 2, в). Гребінчасті п'яти застосовують рідко.
2 Посадочні поверхні. Посадочні поверхні валів і осей під маточини посаджених деталей виконують циліндричними (рисунок 1) і рідше конічними. При пресових посадках діаметр цих поверхонь приймають приблизно на 5% більше діаметра сусідніх ділянок для зручності напрессовки (рисунок 1). Діаметри посадочних поверхонь вибирають по ГОСТ 6336-69, а діаметри під підшипники кочення - відповідно до державних стандартів на підшипники.
3 Перехідні ділянки. Перехідні ділянки між двома ступенями валів або осей виконують:
- з канавкою з округленими для виходу шліфувального круга по ГОСТ 8820-69 (рисунок 3, а). Ці канавки підвищують концентрацію напружень, тому рекомендуються на кінцевих ділянках, де згинальні моменти невеликі;
Малюнок 3 - Перехідні ділянки вала
з жолобником * постійного радіуса по ГОСТ 10948-64 (рисунок 3, б);
- з жолобником змінного радіуса (рисунок 3, в), яка сприяє зниженню концентрації напруг, а тому застосовується на сильно навантажених ділянках валів і осей.
Ефективними засобами для зниження концентрації напружень в перехідних ділянках є протачіваніе розвантажувальних канавок (рисунок 4, а), збільшення радіусів галтелей, висвердлювання в ступенях великого діаметра (рисунок 4, б).
Малюнок 4 - Способи підвищення втомної міцності валів