ВАЛИ

Загальні відомості

Вали призначені для підтримки обертових частин машини і для передачі крутного моменту від однієї обертається деталі машини до іншої. Вали несуть на собі деталі механізму, і тому, в залежності від конструкції, працюють або при спільній дії вигину і крутіння, або тільки при крученні.

Ось є деталлю, призначеної тільки для підтримки обертових частин, і в передачі енергії безпосередньо не бере участь. Осі, на відміну від валів, залишають поза передачею крутного моменту, але також є елементами, що несуть на собі ті чи інші деталі. Осі працюють тільки на вигин.

Вали редукторів поділяють:

• • на вхідні (швидкохідні);
• • вихідні (тихохідні);
• • проміжні.

Вали взаємодіють з насадженими на них деталями і підшипниками. Фіксацію насаджених деталей від проворота здійснюють шпонковими, зубчастими (шліцьовими) сполуками і з'єднаннями з гарантованим натягом.

За умовами зборки на одному валу деталей з різними посадками і типами з'єднань, а також за вимогами до осьової фіксації деталей в переважній більшості випадків приймають ступінчасту конструкцію вала (рис. 5.1).

Більшість вхідних валів редукторів виконують за одне ціле з зубчастими вінцями (вал-шестерні, черв'яки).

Прямі вали і осі в більшості випадків мають круглий суцільний переріз. У ряді конструкцій застосовують порожнисті вали і осі (рис. 5.1) з метою полегшення конструкції, в тих випадках, коли через них проходять уздовж осі інші деталі, для подачі масла і розташування в порожнині валу деталей управління.

Мал. 5.1

Матеріали валів і осей

Вали і осі в основному виготовляють з сталей (табл. П.1, П.2):

• • вуглецевих 20, 30,40,45, 50;
• • легованих 20Х, 40ХН, 30ХГСА, 40ХН2МА, 18Х2Н4МА і ін.

Вибір матеріалу визначається конструкцією вала, вимогами до нього, що пред'являються умовами експлуатації, необхідним терміном гарантії безвідмовної роботи.

Для поліпшення механічних характеристик застосовують різні види термообробки, в тому числі поверхневе зміцнення для підвищення зносостійкості.

Вибір матеріалу вала-шестерні (черв'яків) визначається вимогами до поверхневої твердості і витривалості при вигині зубів вала-шестерні (витків черв'яка).

Конструювання валів

Орієнтовний розрахунок діаметра вала

На першому етапі проектування валів і осей складають конструктивну і розрахункову схеми, визначають діючі навантаження.

Орієнтовний розрахунок валів виконується з метою попереднього визначення величин діаметрів їх вихідних кінців, посадочних місць йод підшипники і зубчасті колеса. На першій стадії проектування, як правило, геометрія валу визначена недостатньо і тому розрахунок ведеться тільки по дотичним напруженням, що виникають при крученні.

Так як при орієнтовному розрахунку не враховується вплив згинального моменту, наявність послаблюють факторів шпонкових канавок, кілець, переходів і р д.), То значення т _кр берігся заниженими в порівнянні з допустимими напруженнями

т _кр , які приводилися в довідниках, наприклад, в табл. П.2, П.З. Значення т _кр при

орієнтовному розрахунку для валів з середньовуглецевих сталей приймаються в межах від 25 до 35 Н / мм "в залежності від виду навантаження та інтенсивності згинальних моментів. Напруга, що допускається т _кр при орієнтовному розрахунку

приймають невисоким тому, що необхідно забезпечити достатню жорсткість валів, як умова правильної роботи зубчастого зачеплення і підшипників.

Орієнтовно мінімально допустимий діаметр круглого вала без урахування наявності шпонкових або шліцьових пазів визначають за формулою:

де Т - максимальний крутний момент на валу, Н м; т _{до р} - допустиме дотичне

напруга, Н / мм ³ ; д _{т] п} - мінімально допустиме значення діаметра вала, мм.

Отримане значення д _{т [п} для консольних вхідних або вихідних ділянок (рис. 5.2) округлити до найближчого більшого стандартного (табл. П.178, II. 179), для проміжних валів (рис. 5.3) - до найближчого більшого стандартного значення внутрішнього діаметра підшипника (табл. П.155-П.160).

Для редукторів, з'єднаних муфтою з електродвигуном, діаметр консольного ділянки вхідного вала узгоджують з посадковим діаметром маточини стандартних муфт.

Мал. 5.2

Мал. 5.3