Вали і осі

З криволінійної віссю (гнучкі вали)

Слід зазначити, що гладкі вали більш технологічні, ніж ступінчасті, і що іноді вали і осі виконують порожнистими як з метою зниження маси, так і з метою встановлення всередину валу інших деталей вра-щення. Порожній вал із співвідношенням діаметру внутрішнього отвору до зовнішньому діаметру вала, рівним 0,75, легше суцільного равнопрочного вала поч-ти в 2 рази.

У масовому виробництві іноді використовують порожнисті зварні вали зі сталевої стрічки, намотаною по гвинтовій лінії. При цьому економиться до 60% металу [1, с.317].

За конструкцією осі ділять на 2 основні групи:

1) рухомі осі. обертаються в опорах разом з насадженими на них деталями (рис. 1.1, а);

2) нерухомі осі. слу-жащие опорами для обертових на них деталей (рис. 1.1, б).

Мал. 1.1. Приклади конструкцій осей:

а - рухома вісь; б - нерухома вісь

Осі і вали конструюють зазвичай у вигляді брусів складаються з ряду циліндричних ділянок різних діаметрів. Насаджуються на осі і вали деталі кріплять за допомогою шпонок або шліців. В осьовому напрямку деталі щодо валів і осей фіксують за допомогою розпірних кілець (або втулок), а також завдяки нали-Чию на валах буртиков і заплічок.

Ступінчаста форма вала або осі визначається також прагненням наблизити їх обриси до форми балки рівного соп-ротівленія вигину. Балкою рівного опору вигину називають брус, у всіх поперечних перетинах якого наибо-льшие напруги вигину однакові. Такий брус круглого поперечного перерізу має форму кубічного парабени-Лоід уздовж своєї осі.

Однак виготовити брус, що має форму кубічного параболоїда, вельми складно, і ця форма незручний-на для посадки на вал пов'язаних з ним деталей. Тому вал (вісь) виконують що складається з циліндричних і конічних ділянок різних діаметрів (рис.1.2). Це роблять для того, щоб матеріал вала якомога одно-мірні навантажувався по всьому своїм обсягом.

Мал. 1.2. Приклад конструкції ступеневої валу

Осі і вали спираються на нерухомі опорні частини - подшип-ники і підп'ятники. Ділянки осей і валів, що безпосередньо стикаються з опором, називають цапфами. Кінцеві цапфи називають шипами. а проміжні цапфи - шийками. Торці, що впираються в нерухому опору і перешкоджають осьовому зміщення вала (осі), називають п'ятами. Вони можуть бути плоскими, кульовими або конічними.

Перепад двох сусідніх ділянок вала називають ступенем. наприклад: один із ступенів вала - хвостовик діаметром d і сусідню ділянку діаметром D (див. рис.1.2). Мінімальна величина ступеня становить 2. 3 мм на сторону, тобто перепад по радіусу. Разом з тим, величини діаметрів D і d повинні бути узгоджені з нормальними лінійними розмірами по ГОСТ 6636-69.

Торцеві поверхні ступенів вала (осі) називають запліччя-ками. Різниця між діаметрами сусід-них циліндричних ділянок вала (осі) має забезпечувати дос-таточно розміри заплічок для осьової фіксації посаджених на вал (вісь) деталей обертання.

Сполучення двох сусідніх ділянок ступені вала (осі), зване жолобником. бажано виконувати за допомогою плавного переходаду-гой якомога більшого радіусу. Радіус галтелі зазвичай приймають в межах від 0,05. d до 0,10. d (див. рис. 1.2).

Галтель знижує концентрацію напружень в місці переходу від одного діаметра вала до дру-гому. Особливо це важливо при змінних навантаженнях на вал.

Мал. 1.3. Види галтелів на ступені вала:

а - постійним радіусом; б - двома радіусами;

в - постійним радіусом і з проточкою, що розвантажує концентрацію напружень; г - з поднутреніем в заплечик вала

Перехід від одного діаметра вала до іншого, виконаний за рис.1.4, а. нераціональний, оскільки виточення - сильний концентратор напружень. Вплив виточки можна дещо пом'якшити, виконавши її згідно рис. 1.4, б.

Мал. 1.4. Проточки на валу: а - без заокруглень; б - з скругленнями

Конструкція валів і осей визначається умовами їх експлуатації. У ряді сільськогосподарських машин застосовують довгі (до 20м) складові вали, які використовуються для передачі крутного мо-мента. Такі вали називають трансмісійними. У поршневих двигунах і компресорах застосовують колін--чатие вали. мають ламану вісь обертання.

Для передачі крутного моменту між агрегатами зі зміщеними в просторі осями вхідного і вихідного валів застосовують гнучкі вали, які мають криволінійну геометричну вісь при роботі. Ці вали об-ладан високою жорсткістю на кручення і малою згинальної жорсткістю. Прикладом служить гнучкий вал бормашини в стоматології.